Вулканология и сейсмология, 2020, № 4, стр. 13-21

ВВЕДЕНИЕ

Арыкэваамское вулканическое поле находится на территории Анадырского района Чукотского автономного округа (ЧАО) в Арктической зоне России, в 340 км к северо-востоку от окружного центра – г. Анадырь (рис. 1). Расстояние до села Марково – 240 км, до г. Билибино – 350 км, до г. Певека – 350 км, до рудника Купол – 110 км (см. рис. 1). В 80-х годах прошлого века геологами Анадырской геологоразведочной экспедиции в АВП было открыто перспективное Au–Ag эпитермальное месторождение Арыкэваамское. Материалы по геологии внутренней зоны ОЧВП содержатся в опубликованных [Белый, 1981, 1994; Малышева и др., 2012] и рукописных (Сироткин, Бондарков, 1991; Булыгин и др., 2004) работах.

Рис. 1.

Положение месторождения Арыкэваам в региональных структурах, на основе схемы В.Ф. Белого [1994]. Месторождения: 1 – Au–Ag эпитермальные; 2 – Au-кварцевые; 3 – Au-сульфидные, вкрапленные; 4 – оловорудные; 5 – медно-порфировые.

Главная цель исследований заключалась в выявлении термобарогеохимических особенностей мезозойской Аu–Аg эпитермальной минерализации АВП, расположенного в центральной части чукотского отрезка внутренней зоны ОЧВП. Необходимо отметить, что условия формирования Au–Ag эпитермальной минерализации, образовавшейся в пределах внутренней зоны ОЧВП, в отличие от секторов его внешней зоны, практически не изучались. Отметим также, что исследование состава и параметров рудообразующих флюидов с целью установления их природы на протяжении многих десятков лет остаются одной из центральных проблем в теории эндогенного рудообразования [Бортников, 2006 и др.].

МЕЗОЗОЙСКИЙ ВУЛКАНИЗМ И ЭПИТЕРМАЛЬНАЯ МИНЕРАЛИЗАЦИЯ АВП

Арыкэваамское вулканическое поле (АВП), расположено в центральной части чукотского отрезка внутренней зоны ОЧВП (см. рис. 1). Поясные вулканиты слагают здесь северное замыкание крупного Каенмываамского вулканического поднятия (рис. 2), в пределах которого обнажаются обширные однородные поля игнимбритов и риолитов пыкарваамской свиты (верхний альб).

Рис. 2.

Геологическая карта Арыкэваамского вулканического поля. 1 – четвертичные отложения; 2 – верхние горизонты позднего мела; 3 – позднемеловые отложения; 4 – раннемеловые отложения пыкарваамской свиты; 5 – сиениты; 6 – диориты; 7 – риолиты; 8 – дациты; 9 – базальты; 10 – разломы; 11 – Au–Ag эпитермальные месторождения и рудопроявления.

Пыкарваамский риолитовый вулканический комплекс, кроме отложений пыкарваамской свиты, включает также широко проявленные и сопряженные с ними субвулканические куполообразные тела, штоки, силлы и дайки. Мощность пыкарваамской свиты варьирует от 800 до 1200 м. Внизу (500–800 м) преобладают игнимбриты дацитов, тонко чередующиеся с игнимбритами риолитов и более редкими туфами и витрофирами дацитов и риолитов. Верхнюю часть (300 м) слагают преимущественно игнимбриты риолитов, среди которых изредка присутствуют туфы риолитов и игнимбриты дацитов [Малышева и др., 2012].

Глубинные северо-восточные и северо-западные разломы служат тектоническими ограничителями Каенмываамского поднятия. В северной части поднятия выделен ряд небольших депрессий, относящихся к крупной Энмываамской впадине, выполненной игнимбритами эргаваамской свиты (см. рис. 2).

Месторождение Арыкэваам (2 × 2 км) локализовано на восточном фланге купольной вулканоструктуры, в строении которой принимают участие разнообразные вулканиты от базальтов до субщелочных риолитов верхнего мела. Субвулканические и жерловые образования преимущественно кислого состава приурочены к участкам развития дуговых и линейных разноориентированных тектонических нарушений. С выходами субвулканических тел пространственно связано развитие полей вторичных кварцитов и аргиллизитов, вмещающих кварцевые жилы с эпитермальной золото-серебряной минерализацией.

Потенциальные рудные тела представлены жилами мощностью до 20 м (в раздувах) и длиной до 300 м с коломорфно-полосчатой, каркасно-пластинчатой, брекчиевой, полосчатой и массивной текстурами. Падение основной массы жил крутое западное (около 70°). Главный жильный минерал – кварц (75–100%), адуляр развит спорадически, в незначительных количествах присутствуют хлорит, гидрослюда, каолинит, гипс. Основные рудные минералы: пирсеит и полибазит, реже встречаются – акантит, фрейбергит, прустит, халькопирит, галенит, пирит, сфалерит и самородное низкопробное золото.

Характерно крайне неравномерное распределение рудных минералов – от рассеянных пылевидных выделений до концентрированных, “бонанцевых”, руд на локальном участке (2.2 × 32 м). По данным опробования траншеи, в пределах “бонанцы” средние содержания составили: Au – 84 г/т, Ag – 15.1 кг/т, Pb – 1.0%, Cu – 1.5%, Zn – 0.2%, Mo – 0.1%, W – 0.03%, As – 0.7%, Sb – 0.9% [Малышева и др., 2012]. За пределами бонанцы, по данным штуфного и бороздового опробования, содержание колеблется: Au от 0.5–0.8 до 37–71 г/т, при среднем содержании 3.5–4.5 г/т и Ag от 20 до 2000–4500 г/т, при среднем содержании 185–290 г/т.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ФЛЮИДНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ

Изучено 6 образцов продуктивных кварцевых жил и прожилков месторождения Арыкэваам. Среди флюидных включений в соответствии с известными критериями [Реддер, 1987] были выделены первичные, первично-вторичные и вторичные флюидные включения. К первичным отнесены флюидные включения, равномерно распределенные в объеме минерала-хозяина, либо приуроченные к зонам роста. Вторичными считались включения, приуроченные к секущим минерал-хозяин трещинам. Первично-вторичные флюидные включения приурочены к трещинам, не достигающим внешних границ кристаллов и зерен, а по фазовому наполнению аналогичны первичным включениям. Флюидные включения по фазовому составу относятся к одному типу (рис. 3): двухфазовые газово-жидкие включения водно-солевых растворов. Признаков гетерогенизации флюида не встречено. Для термо- и криометрических исследований выбирались прежде всего флюидные включения, равномерно распределенные по объему отдельных зерен кварца и отнесенные нами к первичным включениям. Однако по первично-вторичным включениям также были получены параметры фазовых переходов.

Рис. 3.

Двухфазовые флюидных включений в кварце рудных жил месторождения Арыкэваам (а–г). Масштаб – 10 мкм.

Микротермометрическое изучение индивидуальных включений проводилось в лаборатории геологии рудных месторождений ИГЕМ РАН с использованием измерительного комплекса, состоящего из камеры THMSG 600 фирмы “Linkam” (Англия), установленном на микроскопе “Olimpus BX51” (Япония), видеокамеры и управляющего компьютера. Химический состав флюида, захваченного во включениях, оценивался по результатам измерений фазовых переходов и превращений, происходивших при нагревании и охлаждении препаратов. Точность измерений температуры составляет ±0.2°С в интервале температур от –20 до +20°С и понижается при более высоких и низких температурах. Состав солей, преобладающих в водных растворах флюидных включений, оценивался по результатам измерения температур плавления эвтектики [Борисенко, 1977]. Суммарная концентрация солей в двухфазовых флюидных включениях оценивалась по температурам плавления льда на основе экспериментальных данных для системы NaCl–H₂O [Bodnar, Vityk, 1994]. Давление флюида рассчитывалось для гетерогенных флюидов как давление водяного пара. Оценки концентраций солей, плотностей и давлений флюида проводились с использованием программы “FLINCOR” [Brown, 1989].

Валовый анализ состава флюидов включений был выполнен из навесок 0.5 г класса –0.5 + 0.25 мм мономинеральных фракций кварца в ЦНИГРИ (аналитик – Ю.В. Васюта) по методике, опубликованной в работе [Кряжев и др., 2006]. Включения в кварце вскрывали термически при 500°С. Методом газовой хроматографии (хроматограф ЦВЕТ-100) определяли количество воды для расчета концентраций элементов в гидротермальном растворе. Анализировались также углекислота, метан и углеводороды. После приготовления водных вытяжек в растворе методом ионной хроматографии (хроматограф ЦВЕТ-3006, чувствительность 0.01 мг/л) определяли Cl, SO₄ и F, методом ICP MS (масс-спектрометр Elan-6100) – K, Na, Ca, Mg и другие элементы. Данные термо- и криометрических исследований более 150 индивидуальных флюидных включений в кварце рудных жил месторождения Арыкэваам приведены в табл. 1 и на рис. 4, 5.

Рис. 4.

Диаграмма “температура–концентрация солей” для минералообразующих флюидов месторождения Арыкэваам.

Рис. 5.

Гистограмма температур гомогенизации флюидных включений месторождения Арыкэваам.

Рудообразующий флюид содержал хлориды Na, Mg и K. Об этом свидетельствуют хлоридные эвтектики растворов включений от –21 до –36°С. Двухфазовые газово-жидкие флюидные включения в кварце гомогенизируются в жидкость при температурах от 267 до 229°С, концентрация солей изменяется от 0.3 до 1.5 мас. %-экв. NaCl, плотность флюида – 0.77–0.83 г/см³.

Валовый химический состав флюидов из флюидных включений в кварце приведен в табл. 2 и на диаграмме (рис. 6). Во флюиде среди катионов главную роль играют (г/кг H₂O): K (1.8–10.2), Ca (4.7–12.9) и Na (3.7–5.8), а Mg (0.24–0.40) находится в подчиненном количестве. Установлены заметные количества таких компонентов, как (г/кг H₂O): ${\text{SO}}_{{\text{4}}}^{{{\text{2}} - }}$ (16.1–20.3), Cl (6.0–20.0), ${\text{HCO}}_{{\text{3}}}^{ - }$ (2.4–14.7), CO₂ (218–726) и CH₄ (0.12–2.3). Кроме того, в составе флюида выявлены микрокомпоненты (мг/кг H₂O): As (243.9–4721.6), Li (14.2–31.5), B (23.5–72.2), Rb (4.6–31.6), Cs (0.4–1.1), Sr (11.5–122.7), Mo (18.6–36.0), Ag (18.4–74.7), Sb (44.3–4218.6), Cu (28.8–166.6), Zn (632.8–1401.8), Cd (1.9–5.7), Pb (1.8–260.9), U (0.07–6.6), Ga (0.4–1.1), Ti (0.8–3.4), Mn (53.5–192.8), Fe (51.0–230.7), Co (0.41–0.58), Ni (2.3–9.3), V (0.09–0.35), Cr (0.37–7.3), Y (0.002–0.03), Zr (0.06–0.14), Ba (8.0–38.2), W (0.1), Au (0.1–3.4), Tl (0.0–1.3) и REE (0.2–1.0). Основные показатели состава флюида составляют: CO₂/CH₄ = 315–2818, Na/K = = 0.37–3.18, а K/Rb = 324–743. Реальная соленость флюидов составляет 4.5–6.1 мас. %, несколько отличаясь от микротермометрических данных, поскольку во флюиде преобладают сульфаты, а не хлорид натрия.

Рис. 6.

Химический состав минералообразующего флюида месторождения Арыкэваам. Номера проб (см. табл. 2): 1 – 17/5; 2 – 17/6; 3 – 17/1.

Нами был выполнен валовый химический анализ состава флюидов месторождения Каенмываам (см. табл. 2, рис. 7). Во флюиде среди катионов главную роль играют (г/кг H₂O): K (2.5–57.8), Na (10.0–32.0) и Ca (5.3–19.3), а Mg (0.16–3.7) находится в подчиненном количестве. Установлены заметные количества таких компонентов, как (г/кг H₂O): Cl (48.5–96.1), ${\text{SO}}_{{\text{4}}}^{{{\text{2}} - }}$ (5.3–53.3), ${\text{HCO}}_{{\text{3}}}^{ - }$ (1.9–39.7), CO₂ (290–762) и CH₄ (1.4–3.5). Кроме того, в составе флюида выявлены микрокомпоненты (мг/кг H₂O): As (27580–82799), Li (63.4–572.9), B (47.7–150.6), Rb (7.0–62.9), Cs (1.3–3.7), Sr (6.3–58.7), Mo (56.0–150.6), Ag (0.7–7.5), Sb (76.1–752.7), Cu (3.2–57.0), Zn (1933–4229), Cd (0.15–1.4), Pb (2.4–4.2), U (0.03–0.1), Ga (до 0.4), Ti (0.3–2.4), Mn (13.9–36.9), Fe (38.4–100.9), Co (0.04–2.2), Ni (2.2–8.4), V (14.1–32.8), Cr (1.1–4.3), Zr (до 0.09), Ba (0.6–7.6), W (0.2–3.2), Au (0.1–13.7), Tl (0.1–0.3) и REE (0.0–0.1). Основные показатели состава флюида составляют: CO₂/CH₄ = = 91–553, Na/K = 0.54–4.0, а K/Rb = 356–2435. Реальная соленость флюидов составляет 8.8–25.9 мас. %, несколько отличаясь от микротермометрических данных, поскольку во флюиде преобладают сульфаты и бикарбонаты, а не хлорид натрия.

Рис. 7.

Химический состав минералообразующего флюида месторождения Каенмываам. Номера проб (см. табл. 2): 1 – SK17/12-3; 2 – LK17/11-8; 3 – LK17/11-2.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты термо- и криометрических исследований флюидных включений в кварце (аметисте) показали, что эпитермальная минерализация отлагалась гетерогенными гидротермальными флюидами с низкими концентрациями солей (0.3–1.5 мас. %-экв. NaCl), плотность флюида – 0.77–0.83 г/см³, в среднетемпературных условиях (267–229°С). Гидротермальные флюиды месторождения Арыкэваам – среднетемпературные с низкой соленостью, что характерно для эпитермальных месторождений [Simmons et al., 2005; Bodnar et al., 2014; и др.].

Параметры минералообразующих флюидов месторождения Арыкэваам близки к параметрам флюидов соседнего месторождения Каенмываам [Прокофьев и др., 2019]: гомогенное состояние, температура гомогенизации 292–222°С, концентрация солей 0.2–1.3 мас. %-экв. NaCl, плотность 0.71–0.85 г/см³. С другой стороны они отличаются от параметров флюидов также расположенного по соседству месторождения Телевеем [Власов и др., 2016; Прокофьев и др., 2019]: гетерогенное состояние, температура гомогенизации 327–136°С, концентрация солей 0.3–1.6 мас. %-экв. NaCl, плотность 0.63–0.94 г/см³.

Во флюиде среди катионов главную роль играют (г/кг H₂O): K (1.8–10.2), Ca (4.7–12.9) и Na (3.7–5.8), а Mg (0.24–0.40) находится в подчиненном количестве. Основные показатели состава флюида: CO₂/CH₄ = 315–2818, Na/K = 0.37–3.18, а K/Rb = 324–743. Установленные параметры минералообразующих флюидов месторождения Арыкэваам близки к таковым для месторождения Каенмываам [Прокофьев и др., 2019]. Вместе с тем, состав флюида месторождения Каенмываам отличается от флюида месторождения Арыкэваам высокими концентрациями бикарбонат-иона, Cl, As, Cs, Zn, и меньшими – Ag, Sb, Cd, U, Ga и РЗЭ (см. табл. 2, рис. 7). По данным водных вытяжек, реальная соленость флюидов месторождений Арэкываам (4.5–6.1 мас. %) и Каенмываам (8.8–25.9 мас. %) в 4–5 раз выше, чем установленная микротермометрически, поскольку во флюиде преобладают сульфаты, а не хлорид натрия.

Необходимо отметить также наличие заметных концентраций сульфата иона во флюиде изученных месторождений, как и на месторождении Купол, что характерно для эпитермальных месторождений высокосульфидизированного класса (“high sulfidation”) [Simmons et al., 2005]. С другой стороны изученные флюиды по химическому составу заметно отличаются не только от флюида месторождения Телевеем [Власов и др., 2016; Прокофьев и др., 2019], но и от месторождения Купол [Прокофьев и др., 2012] и месторождений Амгуэмо-Канчаланской зоны (Валунистого и др.) [Волков и др., 2019], которые относятся к низкосульфидизированному классу (“low sulfidation”) эпитермальных месторождений.

Сравнительный анализ полученных результатов с ранее опубликованными данными, позволяет предположить, что рассмотренные выше Au–Ag эпитермальные месторождения Арыкэваам, Каенмываам и Телевеем производные одной крупной порфирово-эпитермальной минералообразующей системы пространственно связанной с Каенмываамским вулканическим поднятием (см. рис. 2).

Установленные термобарогеохимические особенности руд говорят о высоком окислительном потенциале среды рудообразования, который мог быть обеспечен смешением рудоносных флюидов с высокоаэрированными метеорными водами, низком уровне эрозионного среза и указывают на связь с Cu-порфировой рудообразующей системой. Крупный масштаб последней позволяет прогнозировать в пределах Каенмываамского вулканического поднятия (см. рис. 2) открытие новых богатых рудных тел (в том числе и не выходящих на поверхность).