Литология и полезные ископаемые, 2020, № 5, стр. 461-484

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Аналитические исследования выполнялись в Институте геологии и минералогии СО РАН (г. Новосибирск) и СВКНИИ ДВО РАН (г. Магадан). Рентгенофлуоресцентный анализ выполнялся в лаборатории рентгеноспектрального анализа СВКНИИ ДВО РАН (аналитик Т.Д. Борходоева). Эмиссионный количественный спектральный анализ на 22 элемента проводился в лаборатории геохимии СВКНИИ ДВО РАН (аналитик Т.Н. Козырева). Состав и морфологические особенности самородного золота изучались с помощью оптической микроскопии (в отраженном свете) и в сканирующем электронном микроскопе LEO JXA–800, снабженным рентгеноспектральным микроанализатором JEOL 01430VP – в ЦКП многоэлементных и изотопных исследований СО РАН (г. Новосибирск). В специально подготовленных полированных шашках на рентгеноспектральном микроанализаторе JEOL-01430VP (аналитик Л.Н. Поспелова) проанализировано 212 зерен Au из пяти россыпей района (ручьи Хая, Юный, Темный, Глухариный, Надежда), 31 зерно из продуктов коры выветривания и 21 зерно из коренных рудных зон. Во всех случаях замеры производились в центральной и краевой частях золотин. Рентгенодифрактометрическая диагностика глинистых минералов проводилась при помощи дифрактометра ДРОН-4, в лаборатории геологии кайнозоя, палеоклиматологии и минералогических индикаторов климата Института геологии и минералогии СО РАН (аналитики д.г.-м.н. Э.П. Солотчина, Н.А. Пальчик). Для определения содержания золота в зернах различной крупности проводилась мокрая расситовка проб на размерные фракции: 2 мм, 1 мм, 0.5 мм, 0.25 мм, 0.1 мм и <0.1 мм. Из всех фракций (кроме <0.1 мм) предварительно извлекалось гравитационное золото путем тщательной его отмывки в лабораторных условиях. После просушивания, взвешивания, квартования и истирания навесок до пудры определение содержания в них золота и серебра проводилось атомно-абсорбционным методом в ИГМ СО РАН (аналитики: В.Г. Цимбалист, В.Н. Ильина).

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕГИОНА

На схеме геоморфологического районирования Приколымского поднятия (см. рис. 1) выделяются три основных зоны: низко-среднегорного денудационно-эрозионного рельефа (плато), низкогорного денудационного и эрозионно-денудационного рельефа (кряж) и кайнозойские впадины. Эти зоны разделены тектоническими уступами. Плато представляет собой область длительной стабилизации и выравнивания в условиях незначительных новейших движений; для него характерны сглаженные водоразделы с пологими (до 10°–15°) склонами, широкими (2−5 км) корытообразными долинами древнего заложения. Абсолютные отметки не превышают 500–600 м (в среднем 250–300 м). Кряж является морфоструктурой, достаточно активно воздымавшейся на неотектоническом этапе. Простирание кряжа субмеридиональное; водораздельные поверхности плоские, долины относительно узкие, V-образные; абсолютные отметки составляют 850–1015 м. Основные отличительные черты рельефа района определяются реликтами денудационной поверхности выравнивания, занимающими интервал абсолютных отметок 350–550 м, широко развитыми на плато, и локально – в пределах поднятия. Все россыпи золота приурочены к границе плато и кряжа. Неотектонические впадины, наиболее крупной среди которых является Колымская, ограничены разломами и также имеют, в основном, субмеридиональную ориентировку. Глубина впадин может превышать 100 м (Колымская впадина), но, как правило, составляет в среднем 20–30 м.

Согласно существующим представлениям [Баранова, Бискэ, 1967; Гриненко и др., 1997; Данилов, 1985], формирование площадных кор выветривания в пределах Северо-Востока Азии происходило в палеогене, в условиях слабо расчлененного рельефа и гумидного климата. Тектоническая активизация в миоцен–плиоценовое время привела к началу эрозии и денудации ранее сформированного пенеплена [Волобуева и др., 1990; Иванов, 1970]. В плиоцен–раннеплейстоценовый период на золоторудных месторождениях Северо-Востока формировались зоны окисления полного профиля мощностью до 200 м [Нестеров, 1985; Питулько, 1976]. Это создавало оптимальные условия для высвобождения из руд мелкого и тонкого золота и формирования россыпей элювиально-остаточного типа [Литвиненко, 2008, 2012]. Традиционно корам выветривания отводилась существенная роль в формированнии россыпной золотоносности Северо-Востока Азии [Желнин и др., 1972; Шило, 1985]. К настоящему времени на большей части территории Северо-Востока реликты пенеплена и кор выветривания лишь фрагментарно сохранились в основании разреза рыхлых позднекайнозойских отложений. Наиболее благоприятными для их сохранения являлись региональные структуры, сохранявшие на неотектоническом этапе наибольшую стабильность. К таким структурам относится Приколымское поднятие. Своеобразие неотектонического развития этой структуры, граничащей с Колымской низменностью, с одной стороны, обусловило широкое распространение рыхлых кайнозойских образований широкого возрастного спектра – от эоценовых до голоценовых [Гриненко и др., 1997], а с другой – благоприятствовало сохранности палеоцен–раннемиоценовых кор выветривания [Желнин и др., 1972].

ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И СТРОЕНИЯ КОР ВЫВЕТРИВАНИЯ

К настоящему времени реликты кор выветривания сохранились во впадинах, в долинах водотоков III–V порядков и, крайне редко, на пологих водоразделах с абсолютными отметками 250–400 м. Во впадинах и долинах реликты кор выветривания погребены под аллювиальными и озерно-аллювиальными отложениями значительной мощности (от 5 до 50 м и более). В Глухаринской впадине переотложенные коры выветривания выполняют карстовые полости (рис. 3) и зоны дробления, их возраст, по данным палинологического датирования, олигоценовый [Михайлова, 1997[. В днище Шаманихинской впадины коры выветривания вскрыты скважинами и имеют мощность до 20–50 м, а палинологически охарактеризованные верхнепалеоценовые отложения здесь (шаманиховская свита) представляют собой продукты их переотложения [Государственная …, 2016] Первичное залегание кор выветривания в долинах и впадинах нарушено флювиальными и техногенными процессами, по этой причине затруднено наблюдение первичного профиля выветривания, а коры частично заражены “шлиховыми” минералами. На отрезках долин, где россыпи сформированы за счет перемыва кор выветривания, они характеризуются резко повышенными мощностями продуктивных пластов (до 10–15 м), количество которых может достигать 2–4. Вертикальные запасы золота здесь достигали 60 г/м² (руч. Глухариный, разведочная линия 108) против 2–5 г/м² на других участках [Буляков, Леушина, 1981]. Самые продуктивные участки россыпей приурочены к зонам контакта метапелитов с карбонатными породами [Савельева, 2000]. Образования подобного типа относятся к типу полигенных россыпей структурно-карстово-эрозионных депрессий и широко развиты в золотоносных районах Урала, Енисейского кряжа, Салаира, Кузнецкого Алатау и других, где они ассоциируют с золотоносными корами выветривания и сформированы при переотложении последних [Литвиненко, 2009; Россыпные …, 1997].

Рис. 3.

Зарисовка полотна полигона россыпной золотодобычи, руч. Глухариный, р.л. 113–115 (А) и профиль полотна полигона по линии АВ (В). 1 – метабазиты; 2 – мраморизованные известняки; 3 – мраморизованные известняки, разрушенные до щебня; 4 – мраморизованные известняки, разрушенные до мелкого щебня и дресвы; 5 – глина пестрая, ожелезненная, с редким щебнем известняков; 6 – глина серо-белая со щебнем и гравием известняков.

Крайне редко встречающиеся на водораздельных поверхностях реликты кор выветривания залегают под маломощным (1–5 м) слоем делювиальных отложений или непосредственно под почвенно-растительным слоем, и представлены глинами ярких окрасок (зеленой, красной, желтой) со щебнем. На месторождении Сохатиное выявлены коры выветривания, развитые по надвиговым зонам, мощностью более 10 м [Протопопов, 1994]. В данном случае их возраст более молодой, по сравнению с корами выветривания во впадинах, вероятнее всего плиоценовый. Так, в современном рельефе Северо-Востока Азии на верхних гипсометрических уровнях горных сооружений наблюдаются реликты лишь самой последней, плиоценовой, поверхности выравнивания [Баранова, Бискэ, 1967; Смирнов, 2001]. Однако коры плиоценового возраста могут встречаться и в днищах долин. Например, в долине р. Малая Столбовая они перекрыты аллювием, позднеплиоценовый возраст которого палинологически обоснован [Волобуева и др., 1990].

Таким образом, коры выветривания Приколымского поднятия по условиям залегания в рельефе можно разделить на две группы (табл. 1): 1) остаточные, развитые в виде маломощных фрагментов на водоразделах и редких реликтов в днищах впадин; 2) переотложенные, развитые в эрозионно-неотектонических впадинах и в наследующих эти впадины долинах. Первоначально коры относились, по-видимому, к площадному и линейно-площадному, а в пределах полей развития карбонатных пород – к контактово-карстовому типам. В пределах неотектонического поднятия, где коры полностью эродированы, амплитуда воздымания составила 300–400 м [Флеров, 1970], таким образом, максимальный вертикальный размах корообразования составлял 100–200 м.

Внешний облик материала кор выветривания зависит от состава субстрата. Коры, развитые на метабазитах, имеют вид ярко-зеленого суглинка, с дресвой и ярко-бурыми “пятнами” ожелезнения; коры, развитые по кварц-полевошпатовым породам, представлены щебнем и дресвой фиолетовой до ярко-красной, с неправильной формы белыми “пятнами”, сложенными каолином. Коры выветривания по метапелитам представлены светло-желтой глиной со щебнем и дресвой, коры, развитые по кварцитам и окварцованным породам, сложены маршаллитами. Часто материал кор выветривания насыщен гипергенными минералами железа, что приводит к бурым до ярко-красных окраскам пород. В частности, отложения подобного облика слагают так называемый “нижний пласт” россыпи руч. Глухариного и выполняют карстовые полости в днище долины (см. рис. 3). Нередко коры выветривания сохраняют текстурно-структурные признаки субстрата, что особенно характерно для ненарушенных фрагментов, сохранившихся на водоразделах. Гранулометрический состав пород в таких корах (табл. 2) характеризуется заметным преобладанием крупных фракций (1 мм), а суммарная доля алевритово-песчаного материала не превышает 30%.

МИНЕРАЛОГИЯ И ГЕОХИМИЯ КОР ВЫВЕТРИВАНИЯ

Минеральный состав (табл. 3) материала кор выветривания свидетельствует о переотложенном их характере, главными слоистыми силикатами в них являются: слюда мусковитового типа, иллит и каолинит, характеризующийся крайней разупорядоченностью. Подобный состав, наряду со значительным содержанием плагиоклазов и кальцита, не отражает всей полноты профиля коры выветривания и свидетельствует об экспозиции преимущественно ее нижних, не вполне зрелых (включая зону дезинтеграции) горизонтов. В составе тяжелой фракции преобладают дистен, актинолит, эпидот, гранат. Среди рудных минералов наиболее высокие концентрации образует магнетит, несколько более низкие – лимонит, гематит и пирит.

Химический состав пород коры выветривания и коренных пород ее основания, полученные при анализе проб, отобранных в скважине GL6, приведены на рис. 4. Эта скважина является единственной, вскрывшей разрез остаточной коры выветривания, в минимальной степени затронутой перемывом. Главные элементы, по поведению в профиле выветривания, подразделяются на две группы. Элементы первой группы: кремнезем, алюминий, титан, калий характеризуются снижением концентраций при движении сверху вниз по профилю выветривания, в направлении к коренным породам его основания. Элементы второй группы: магний, марганец, железо, кальций, натрий, напротив, показывают рост концентраций в этом направлении. В целом картина является вполне типичной для профиля выветривания и отражает, с одной стороны, гипергенное накопление элементов первой группы, входящих (кроме титана) в состав каолина и гидрослюд, а с другой стороны – рассеяние подвижных элементов второй группы, высвобождающихся при распаде породообразующих минералов коренных пород. Низкие значения алюмокремниевого и гидролизатного литохимических модулей подтверждают слабую зрелость сохранившегося материала кор выветривания [Юдович, Кетрис, 2000]. Геохимический баланс в корах выветривания характеризуется интенсивным выносом практически всех основных рудогенных элементов (мышьяка, сурьмы, меди, свинца, цинка), их коэффициенты рассеяния относительно коренных пород основания составляют 1.5–3. Повышенные содержания вольфрама и ртути, по-видимому, отражают некоторое обогащение шлиховыми минералами при флювиальных процессах.

Рис. 4.

Графики изменения содержаний химических элементов и литохимических модулей [Юдович, Кетрис, 2000] по скважине Gl6. Условные обозначения к геологической колонке см. рис. 3.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Сохранившиеся коры выветривания, как реликтовые на водоразделах, так и переотложенные в долинах, с фрагментарно сохранившимися текстурами субстрата, относятся к нижним горизонтам (зона дезинтеграции или сапролит) сиалитного профиля выветривания. Зональность коры выветривания является функцией двух процессов – регионального площадного выветривания и локального рудоконцентрирующего выветривания и окисления, зависящего от степени сульфидности субстрата [Калинин, Росляков, 2012]. Состав коренного субстрата, представленный в том числе известняками и карбонатсодержащими метасоматитами, развитыми по хлорит-серицитовым и амфиболсодержащим сланцам [Василенко, Глухов, 2001], с одной стороны, был благоприятен для коро- и карстообразования, а с другой – низкое содержание сульфидов в гидротермалитах, в том числе золотоносных (табл. 4), не способствовало существенному обогащению остаточного материала кор выветривания золотом, в том числе, в результате его гипергенного перераспределения.

Содержание золота в корах выветривания и его гранулометрический состав (см. табл. 2) определяются, в первую очередь, вещественным составом и структурно-морфологическими особенностями минерализации в коренных породах субстрата [Калинин, 2006]. Все известные золоторудные месторождения и рудопроявления Приколымского поднятия (см. табл. 4) принадлежат к золото-редкометалльной формации [Глухов, 2013; Глухов и др., 2016, 2018] и сгруппированы в два рудно-россыпных района – Шаманихо-Столбовской и Каменский. В минерагеническом отношении они являются составными частями синаккреционного Яно-Колымского металлогенического мегапояса [Горячев, 2003]. На всех них рудовмещающими структурами являются пологие надвиги, разделяющие литологически разнородные тектонические пластины.

Признаками генетической связи россыпей с остаточными или с переотложенными корами выветривания являются: вещественный и гранулометрический состав продуктивных горизонтов; их геоморфологическое положение на реликтовых участках поверхностей выравнивания; размерность, морфология зерен металла и их распределение в рыхлых отложениях [Желнин и др., 1972]. Интенсивно ожелезненные кварц-каолиновые образования, выполняющие карстовые полости в плотике россыпи руч. Глухариного и содержащие, по данным И.Б. Флерова [1971], крупное (до 3–4 мм) золото со следами интенсивного гипергенного преобразования, представляют собой переотложенный материал верхнего горизонта коры выветривания – зоны ожелезнения (или неполного гидролиза), для которой характерно преобладание крупных зерен золота в результате растворения кислыми сульфатными метеорными водами золота мелких размерных фракций [Нестеров, 1985; Freyssinet, 1993; Freyssinet et al., 2000]. Однако изученные нами зерна металла не имеют типоморфных признаков гипергенно-модифицированного золота [Калинин и др., 2009; Хазов, Петровский, 2017; Kalinin et al., 2019]. По нашим данным, зерна золота из глинистых образований нижних горизонтов россыпей руч. Глухариного, Темного и Юного, которые можно интерпретировать как переотложенные продукты коры выветривания (см. рис. 4), в основном мелкие (0.1–0.2 мм) и характеризуются различной степенью “обработанности” – от округлых до крючковатых золотин рудного облика (рис. 5). Количество неокатанных и хорошо окатанных золотин примерно равное – по 30–40%. Подавляющее большинство золотин характеризуется пробностью, укладывающейся в диапазон 790–920‰; на них достаточно редко встречаются гипергенные высокопробные каймы, строение которых указывает (рис. 6) скорее на преобразование золота непосредственно в россыпи, а не в коре выветривания [Николаева, 1978]. Обычные вариации пробности между центральными и краевыми частями золотин составили 1–2% (табл. 5). Только в единичных случаях разница в составе “центр–край” достигала 10%, причем отклонения наблюдались как в сторону возрастания, так и уменьшения пробности (последнее чаще). Зерна самородного золота характеризуются в целом однородным внутренним строением (см. рис. 6), довольно часто в них присутствуют включения зерен кварца, магнетита, полевых шпатов, пироксена, реже галенита, теллуридов висмута и серебра; часты отпечатки вмещающих золото кристаллических минералов. В редких случаях наблюдались золотины в “железных рубашках”, образованных пленками гидроксидов железа.

Рис. 5.

Морфология самородного золота из руд, россыпей и кор выветривания Глухаринского рудно-россыпного узла (микрофотографии в сканирующем электронном микроскопе). а – россыпь руч. Глухариного: 1–4 – золотоносный аллювий, 5–7 – переотложенная кора выветривания; б – россыпь руч. Темного: 1–3 – золотоносный аллювий, 4, 5 – переотложенная кора выветривания; в – россыпь руч. Юного: 1, 2 – золотоносный аллювий, 3, 4 – переотложенная кора выветривания; г – коренные руды: 1, 2, 4 – месторождение Надежда, 3 – Глухаринское рудопроявление.

Рис. 6.

Внутренняя структура самородного золота из россыпей Глухаринского узла [Глухов и др., 2018]. Фотографии сделаны на поляризационном микроскопе в отраженном свете. Характерны грануляция, перекристаллизация золота, структуры распада твердого раствора.

Считается, что при формировании профиля выветривания уже в зоне гидратации самородное золото претерпевает существенные гипергенные преобразования [Орлова и др., 2013]. Максимальные же изменения, вплоть до полного новообразования гипергенного Au, присущи самым зрелым зонам профилей выветривания [Kalinin et al., 2019]. Следов таких преобразований на золоте из россыпей Глухаринского узла нами не наблюдалось, поэтому можно предполагать, что перемыву подвергался преимущественно самый нижний горизонт профиля – зона дезинтеграции. Это же подтверждается особенностями минерального состава рыхлых отложений (см. табл. 3).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В целом, коры выветривания Приколымья и их взаимоотношения с субстратом, в том числе золотоносным, и с аллювиальными россыпями золота такие же, как во многих других золотоносных районах, например в Кузнецком Алатау [Янченко и др., 2019] или на Приполярном Урале [Риндзюнская и др., 1996]. В отличие от них, на Северо-Востоке Азии грандиозные неотектонические процессы воздымания в среднем–позднем кайнозое, которые способствовали образованию уникальной по продуктивности золотороссыпной провинции [Полеванов, 1988], привели к почти полному размыву и переотложению кор выветривания. Причем эти процессы затронули и наиболее стабильные региональные структуры, такие как Приколымское поднятие, хотя и в существенно меньшей степени по сравнению с другими. На Северо-Востоке коры выветривания фрагментарно сохранились лишь на границе воздымавшихся структур (кряжа) с впадинами, такими как Зырянская, Анюйская, Валькарайская или Яно-Индигирская [Литвиненко, 2012; Соцкая, Литвиненко, 2009; Сергеенко, 2003]. Но и здесь они на 99% представлены переотложенными образованиями, а реликты остаточной коры исчезающе редки.

Проведенный сравнительный анализ типоморфных характеристик россыпного золота, золота из глинистых образований переотложенной коры выветривания и рудных тел месторождения Надежда и рудопроявления Глухаринское показал их близость. Это выражается в одинаковом диапазоне вариаций пробности (800–950‰), слабом развитии высокопробных кайм и оторочек, повторяющемся наборе включений сопутствующих минералов (кварца, магнетита, реже силикатов), близкой гранулометрии (0.1–0.5 мм). Можно предполагать, что большая часть россыпного золота поступила в россыпи непосредственно из разрушающихся золоторудных тел, минуя промежуточные коллектора. Это хорошо видно на примере Глухаринского рудно-россыпного узла, где главным источником золота в наиболее крупных и богатых россыпях, в том числе в наиболее крупной на Приколымье, Глухаринской россыпи, являются рудные тела месторождения Надежда [Глухов и др., 2018; Жилин, Горячев, 1984; Савва и др., 2018]. На это указывает целый ряд характеристик самородного золота [Николаева, 1978]: 1) идентичность его минеральных парагенезисов в рудах и россыпях [Глухов и др., 2018], 2) взаимоотношения с другими минералами (присутствие включений галенита и теллуридов Bi, Ag, Au) [Глухов и др., 2016, 2018], 3) морфологические особенности – преобладание комковидных золотин [Савва и др., 2018], сходство распределения золота по пробности в виде одномодальной симметричной гистограммы (рис. 7). Существует точка зрения о главенствующей роли кор выветривания в формировании россыпей золота Приколымья [Литвиненко, 2007, 2008, 2016]. В качестве основного аргумента предлагается преобладание в “… разрушаемых рудных зонах мелкого золота, практически не высвобождающегося в условиях перигляциального литогенеза” [2016, c. 158]. Однако упомянутая закономерность была установлена для золоторудных тел Центрально-Колымского региона, представленных в основном крутопадающими кварцевыми жилами с преобладанием крупных зерен металла [Давиденко, 1987]. Как известно, при определенном соотношении особенностей залегания рудого тела и падения склона, может произойти наложение остаточных и перемещенных концентраций золота в делювии [Сухорослов, 1990]. С учетом этого обстоятельства, пластообразная морфология золоторудных тел Приколымья и преобладание в них мелких (до 0.1 мм) зерен металла [Глухов, 2013; Глухов и др., 2016], вероятно, способствовали высвобождению и последующему сонахождению в склоновых отложениях золотин различной крупности без участия промежуточного коллектора – кор выветривания. В этой связи уместно привести цитату из работы Г.В. Нестеренко с соавторами: “Размыв золотоносных образований коры химического выветривания не является обязательным необходимым фактором формирования не только автохтонных золотоносных россыпей, но и аллохтонных концентраций активных фракций самородного золота” [Нестеренко и др., 2003, с. 232].

Рис. 7.

Гистограммы пробности самородного золота из руд месторождения Надежда (а), по [Глухов и др., 2016], и из россыпи руч. Глухариного (б).

Давая интегральную оценку потенциалу золотоносности кор выветривания Приколымского поднятия, необходимо учесть также и следующие обстоятельства. Низкая сульфидность руд коренных источников не способствовала существенному гипергенному перераспределению золота и формированию хорошо проработанного профиля выветривания. В свою очередь, малая зрелость последнего не способствовала перераспределению и укрупнению самородного золота. Коры выветривания на бортах и в днищах долин практически полностью переработаны флювиальными, и, за последние 67 лет – техногенными процессами. Поэтому практический интерес могут представлять лишь не выявленные поисково-разведочными работами и не затронутые эксплуатацией переотложенные образования контактово-карстового типа. Однако, с учетом незначительного масштаба разведанных коренных месторождений золота, запасы которых не превышают первых тонн, привлечение кор выветривания существенно не увеличит ресурсный потенциал региона.