Вулканология и сейсмология, 2020, № 5, стр. 3-12

ВВЕДЕНИЕ

Кислотно-сольфатарные образования в виде алунит-каолинитовых, цеолит-каолинитовых, гидрослюдисто-каолинитовых надрудных аргиллизитовых “шляп” нередко отмечаются на различных слабоэродированных месторождениях вулканогенных поясов. Многие крупные Cu‒Mo‒Au-порфировые месторождения Тихоокеанского рудного пояса сопровождаются мощными безрудными аргиллизитовыми “шляпами” [Cook et al., 2005; Sillitoe, 2010]. Иногда последние образуют самостоятельные “безкорневые” Au‒Ag-эпитермальные месторождения высокосульфидизированного (“high-sulfidation”) класса, хотя нет полной уверенности, что они представляют наджильную часть какого-нибудь более глубинного рудного образования. Поэтому изучение аргиллизитовых “шляп” представляет интерес для построения как геолого-генетических, так и прогнозно-поисковых моделей месторождений порфирово-эпитермальной минералообразующей системы.

Кайэнмываамское вулканическое поднятие находится на территории Анадырского района Чукотского автономного округа (ЧАО), 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 пределах были открыты несколько Au‒Ag-эпитермальных проявлений Кайэнмываамского рудного узла (Арыкэваамское, Кайэнмываамское, Телевеемское, Комплексное) [Власов и др., 2016; Прокофьев и др., 2019]. Рудопроявление “Комплексное” – наименее изученное из перечисленных выше объектов.

Рис. 1.

Положение рудопроявления “Комплексное” 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; 6 – рудопроявление “Комплексное”.

Данная работа посвящена исследованию минерального и химического состава, а также условий образования аргиллизитов рудопроявления “Комплексное”, как возможного индикатора Au‒Ag-эпитермального и/или Cu‒Mo‒Au-порфирового оруденения, не выходящего на дневную поверхность. С целью изучения аргиллизитов рудопроявления “Комплексное” и выяснения условий их образования выполнены специальные минералого-геохимические исследования. Необходимо отметить, что минеральный и химический состав аргиллизитовых “шляп” в пределах внутренней зоны ОЧВП, в отличие от секторов его внешней зоны, практически не изучался.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Материалом для исследования послужили образцы аргиллизитов рудопроявления “Комплексное” Кайэнмываамского рудного района. Образцы аргиллизитов были разделены в водном столбе на фракции по методике Стокса, а затем по каждой фракции были проведены: рентгенодифракционный и рентгенфлуоресцентный анализы, химический анализ методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, пробирный анализ на Au с оптико-эмисионным окончанием. Прозрачные шлифы изучались на поляризационном микроскопе Olimpus BX51 при увеличении в 50 крат. Рентгенодифракционный анализ образцов проводился на дифрактометре “ULTIMA-IV” компании “Rigaku”, Япония. Рабочий режим – 40 кВ – 40 mA, медное излучение, никелевый фильтр, диапазон измерений – 3–65° 2θ, шаг по углу сканирования 0.02°2θ, полупроводниковый детектор нового поколения – “DTex/Ultra”, скорость сканирования – 5°2θ/мин.

Для выяснения состава минеральных фаз, слагающих аргиллизиты, выполнены микрозондовые исследования. Рентгеноспектральный микроанализ (РСМА) проводился на приборе JEOL JXA-8200 Electron Probe Microanalyser в ЦКП “ИГЕМ-Аналитика”, оснащенном пятью волновыми спектрометрами, при ускоряющем напряжении 20 кВ токе на цилиндре Фарадея 20 нА и диаметре пучка 1 мк. Фотографии (COMP) в режиме обратно отраженных электронов.

Определение концентрации породообразующих и отдельных примесных элементов выполнено методом рентгенофлуоресцентного анализа в аналитической лаборатории ИГЕМ РАН на вакуумном спектрометре последовательного действия (с дисперсией по длине волны), модель “Axios mAX” производства компании “PANalytical”. При калибровке спектрометра использованы отраслевые и государственные стандартные образцы химического состава горных пород. Анализ выполнен по методике 439-PC НСАМ ВИМС, обеспечивающей получение результатов по ОСТ РФ 41-08-205-04 (аналитик А.И. Якушев).

Измерения микроэлементов (ICP-MS) проводили на масс-спектрометре с ионизацией в индуктивно-связанной плазме X-Series II в аналитической лаборатории ООО “Стюарт Геокемикл энд Эссей”. Пределы обнаружения элементов составляли от 0.1 нг/г для тяжелых и средних по массе элементов с возрастанием до 1 нг/г для легких элементов. Погрешность анализа составляла 1–3 отн. %. Содержание Au определялось пробирным анализом с атомно-спектральным окончанием (предел обнаружения 0.001 г/т). Для оценки условий формирования определены индикаторные геохимические показатели.

ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ

Рудопроявление “Комплексное” расположено в центральной части чукотского отрезка внутренней зоны ОЧВП (см. рис. 1), на южном фланге крупного Кайэнмываамского вулканического поднятия (рис. 2), в пределах которого обнажаются обширные однородные поля игнимбритов и риолитов Пыкарваамского вулканического комплекса (верхний альб) [Малышева и др., 2012]. Последний, 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, изредка присутствуют туфы риолитов и игнимбриты дацитов. Глубинные северо-восточные и северо-западные разломы служат тектоническими ограничителями Кайэнмываамского поднятия (см. рис. 2).

Рис. 2.

Геологическая карта Кайэнмываамского вулканического поднятия. 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; 12 – рудопроявление “Комплексное”.

Рудопроявление “Комплексное” находится в пределах Телевеемского рудного поля, входящего в состав Кайэнмываамского рудного узла (см. рис. 2). В геологическом строении проявления принимают участие лавы, туфы и игнимбриты базальтов, андезитов, дацитов, риодацитов, трахиандезитов, трахириодацитов, субщелочных трахириолитов, которые интрудированы штоками и дайками андезибазальтов, дайками дацитов и риодацитов, штоками и дайками трахибазальтов, а также штоками и дайками диоритов и монцодиоритов (рис. 3). С выходами субвулканических тел пространственно связано развитие полей вторичных кварцитов и аргиллизитов, вмещающих кварцевые жилы с эпитермальной золото-серебряной минерализацией. Геологическая позиция рудопроявления определяется его положением на пересечении ветвей двух зон глубинных разломов: Анюйской северо-западного простирания, и Вапанай-Млелинской северо-восточного направления (см. рис. 2).

Рис. 3.

Геологический план рудопроявления “Комплексное”. 1 ‒ аллювиальные четвертичные отложения; 2 – делювиально-солифлюкционные четвертичные отложения; 3 – андезиты, туфы среднего состава; 4 – субвулканические тела андезибазальтов, базальтов; 5 – субвулканические тела диорит-монцонитов; 6 – дайка дацитов; 7 – литогеохимические аномалии золота (а – 0.06 г/т, б – 0.15 г/т); 8 – литогеохимические аномалии серебра (а – 0.12 г/т, б – 0.18 г/т); 9 – вторичные кварциты; 10 – аргиллизиты; 11 – штуфная проба с содержанием золота >1.0 г/т; 12 – места отбора штуфных проб.

Рудопроявление “Комплексное” занимает площадь около 2.0 км² и представлено серией изометричных (овальных) аргиллизитовых “шляп” диаметром от 200 до 900 м (рис. 3, рис. 4), сложенных с поверхности красными и светло-серыми глинами, в которых установлены содержания Au – от 0.05 до 0.1 г/т, Ag – от 0.04 до 0.17 г/т, Cu – от 10 до 35.8 г/т, и Mo – от 7.56 до 37.68 г/т. Примечательно, что поля развития глинистых образований обрамляются вытянутыми линзовидными телами вторичных кварцитов, которые, по-видимому, образуют внешнюю границу кольцевой палеовулканогенной структуры, контролирующую во внутренней своей зоне центры эксплозивной и гидротермальной деятельности (палеократеры), которые в современном рельефе выражены пологими куполами, в верхней части сложенными аргиллизитами (см. рис. 4).

Рис. 4.

Аргиллизитовые “шляпы” рудопроявления “Комплексное”. Вид с вертолета.

С аргиллизитовыми “шляпами” и вторичными кварцитами связаны комплексные (Au–Ag–Mo–Cu–Pb–Zn–Bi–Sn) геохимические аномалии (см. рис. 3), свидетельствующие о наличии здесь мощной рудообразующей гидротермальной системы. На расстоянии от 1.5 до 3–5 км от аргиллизитовых “шляп” установлены эпитермальные кварцевые жилы, преимущественно северо-западного простирания с промышленными содержаниями Au и Ag [Власов и др., 2016; Прокофьев и др., 2019].

РЕЗУЛЬТАТЫ МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Образцы аргиллизитов представлены тремя валовыми пробами (G-1, G-2, G-3), отобранными (сверху–вниз, на глубину 1 м) в обнажении по разрезу “шляпы” (рис. 5). Пробы G-1 и G-3 представлены однородной глинистой массой красновато-охристого цвета с обломками материнской породы до 0.5–1 см. G-2 представлена смесью светло-бежевой (до белого) с красновато-охристой глиной, с обломками материнской породы.

Рис. 5.

Место отбора валовых проб аргиллизитов рудопроявления “Комплексное”.

В составе аргиллизитов валовых проб преобладает SiO₂ (65.42–74.15%), присутствуют заметные концентрации Al₂O₃ (13.08–16.1), К₂O (0.84–2.39), Fe₂O₃ (3.26–4.49) а также TiO₂ (0.61–0.74), Na₂O (0.18–0.55), CaO (0.2–0.29) и MgO (0.16–0.48) (табл. 1 ). Для аргиллизитов характерны низкие и очень низкие значения P₂O₅ и MnO (см. табл. 1 ). Содержание серы в изученных пробах варьирует от низких до довольно высоких значений (0.09–1.07%), что, по-видимому, связано с наличием сульфатов (барита, алунита и др.), типичных для высококосульфидизированных эпитермальных Au–Ag руд Кайэнмываамского вулканического поднятия. Во фракции менее 15 мкм пробы G-3, полученной методом отмучивания, содержание SiO₂ снизилось почти в два раза (до 37.98%), других составляющих наоборот возросло (см. табл. 1 ): Al₂O₃ (24.19%), К₂O (1.08), Fe₂O₃ (20.45), TiO₂ (1.08), CaO (0.39) и S (1.1). Среднее содержание Au и Ag в валовых образцах – 0.06 и 0.075 г/т соответственно (табл. 2).

Результаты анализа элементного состава аргиллизитов представлены в табл. 2 и на диаграмме (рис. 6), где они нормированы по отношению к средним значениям для верхней коры [Тейлор, Мак-Леннан, 1988]. Аргиллизиты обогащены узким спектром элементов (Au, As, Ag, Mo, Pb, Cu) (см рис. 6). Коэффициенты обогащения невысокие и варьируют от нескольких раз (Pb, Cu) – до десятков раз (As, Au, Mo) (см. рис. 6), что свидетельствует о синхронном участии микроэлементов в рудообразовании. Вмещающие вулканические толщи незначительно обогащены довольно широким спектром элементов по сравнению с аргиллизитами, однако коэффициенты обогащения не превышают (2–5 раз) [Малышева и др., 2012].

Рис. 6.

Микроэлементы в аргиллизитах рудопроявления “Комплексное”, нормированные по отношению к средним значениям для верхней коры [Тейлор, Мак-Леннан, 1988].

Отношение U/Th (табл. 3) в аргиллизитах значительно, почти на порядок меньше, чем 0.75 (0.09 и ниже), что свидетельствует об окислительной среде их рудообразования [Jones, Manning, 1994].

Величина отношения Co/Ni в аргиллизитах (см. табл. 3) варьирует от 0.33 до 0.44, что характерно для низкотемпературных флюидов метеорного происхождения [Kun et al., 2014].

Отношение Au/Ag (см. табл. 3) в аргиллизитах – в среднем 1 : 8 – корреспондирует со значениями этого параметра в рудах близлежащих эпитермальных месторождений [Малышева и др., 2012].

Аргиллизиты имеют значения Nb/La и Th/La значительно меньше 1 (см. табл. 3). Следовательно, минералообразующие флюиды принадлежали NaCl–H₂O гидротермальной системе, обогащенной Cl относительно F [Oreskes, Einaudi, 1990].

Отношение Rb/Sr может быть использовано в качестве индикатора степени аргиллизации [Hikov, 2013]. Для зоны сильной аргиллизации значения Rb/Sr аномально низки от 0.01 до 0.001. Отношение Rb/Sr изученных проб варьирует от 0.15–0.27 (см. табл. 3), что соответствует значениям характерным для зоны средней аргиллизации [Hikov, 2013].

Для белой разновидности глины (обр. G-2) проведен рентгенофазовый анализ, по результатам которого определен минеральный состав. Проба состоит из смешаннослойного образования иллит-смектитового состава, каолинита, мусковита, ярозита, кварца и рутила (табл. 4). Анализ данного образца на микрозонде полностью подтвердил результаты рентгенофазового анализа. Помимо вышеперечисленных минералов были обнаружены единичные зерна барита (2–3 мкм), монацита, циркона (5 мкм), магнетита (7 мкм, рис. 7а), минералы селена и теллура. Стоит отметить, что ярозит встречается двух генераций (0.5 и 2–3 мкм), имеет кубическую форму, что, по видимому, связано с замещением им зерен пирита (см. рис. 7б). По геохимическим данным (см. табл. 4), можно предположить, что “красные” разновидности проб имеют меньшее содержание каолинита и большее содержание иллит–смектита и мусковита.

Рис. 7.

Микрофотографии валовых проб аргиллизитов (а, б) и вмещающих пород (в, г) рудопроявления “Комплексное” (а–в – микрофотографии РСМА, г – прозрачный шлиф, скрещенные николи, Х50). а – выделения магнетита и каолинита; б – псевдоморфоза ярозита по пириту; в – кайма каолинита вокруг кварца; г – каолинизированный диорит-монцонит.

Помимо аргиллизитов были изучены вмещающие породы, представленные каолинитизированными гранитоидами. В прозрачных шлифах и под микрозондом отчетливо фиксируется кварц-полевошпатовая порода с оторочкой из каолинитизированной породы (см. рис. 7в, 7г). В виде примесей присутствуют слюда, барит и циркон.

С целью определения формы нахождения золота и его размерности, все три пробы были разделены на фракцию более 80 мкм (G-1a, G-2a, G-3a) и менее 80 мкм (G-1b, G-2b, G-3b). Пробирный анализ показал, что основная часть золота (85–87%) находится во фракции менее 80 микрон и составляет 0.11–0.22 г/т (см. табл. 2). Попытка выделения золота в тяжелых жидкостях не привела к успеху. Для пробы G-3 методом отмучивания была получена фракция менее 15 мкм. Изучение данной фракции под микрозондом также не позволило выявить видимого золота. Таким образом, можно сделать заключение о том, что все золото в пробе находится в невидимой форме.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные минералогические исследования дают возможность более детально рассмотреть генетические особенности образования аргиллизитов Кайэнмываамского рудного узла. В целом, проблема различия каолинитов кор выветривания от гидротермальных разностей является дискуссионным вопросом и не имеет единого подхода. В основном это связано с тем, что в большинстве случаев присутствует наложение процессов, то есть гидротермальные глины подвергаются последующему выветриванию.

В данном случае, присутствуют факторы как в пользу экзогенного (процессы выветривания), так и эндогенного (гидротермальные процессы) происхождения. Если рассматривать факторы в пользу экзогенного генезиса, можно отметить сходство с классической корой выветривания, о чем свидетельствуют каолинитизированные гранитоиды в роли вмещающих пород и перекрывающая их глинистая “шапка” пластообразной формы. Стоит отметить высокое содержание ярозита (23%) – индикатора коры химического выветривания. Однако ярозит может быть и гидротермального происхождения, как на эпитермальном месторождении Купол [Волков и др., 2012].

В пользу эндогенного генезиса (гидротермальные процессы) говорит морфология ярозита. Отчетливые кубические формы свидетельствуют о замещении ярозитом зерен пирита (см. рис. 7б). Помимо морфологии зерен ярозита, стоит отметить данные предшественников [Малышева и др., 2012], установившие наличие алунита в составе аргиллизитов, что указывает на участие в формировании последних низкотемпературных сернокислых гидротерм [Hikov, 2013].

Минералогический анализ аргиллизитов позволил предположить присутствие наложенных процессов – первичного гидротермального преобразования материнских пород и вторичных процессов выветривания. Попытки определить размерность золота методом разделения в тяжелых жидкостях и электронной микроскопией не увенчались успехом, что, по-видимому, связано с его “невидимой” формой.

По совокупности геохимических и геологических данных можно предположить, что аргиллизитовые “шляпы” рудопроявления “Комплексное” – верхний, слабо эродированный уровень порфирово-эпитермальной системы, а на умеренной глубине весьма вероятно выявление крупного и достаточно богатого Cu–Mo–Au-порфирового месторождения, которое может иметь промышленное значение [Cook et al., 2005; Sillitoe, 2010].

Таким образом, рудопроявление “Комплексное” обладает значительным промышленным потенциалом, для раскрытия которого необходимо провести полный комплекс поисковых геологоразведочных работ.