Вулканология и сейсмология, 2021, № 3, стр. 29-40

ВВЕДЕНИЕ

Дайки часто образуют самостоятельные магматические комплексы. При их изучении следует уделять определенное внимание соотношению с вулканическими комплексами, выделяя дайки, сложенные тем же вулканическим материалом, дайки поствулканические, связанные с вулканическими циклами в одном и том же вулканогенном комплексе, а также дайки, указывающие на “отмирание” вулканического процесса [Котляр, Яковлев, 1984].

Генетические связи между дайками, вулканическими породами и рудой на многих месторождениях часто вызывают острые дискуссии. Поэтому важно и необходимо найти новые надежные критерии для распознавания дорудных и пострудных даек. В настоящей работе приведены результаты исследований взаимоотношения рудного тела, вмещающих вулканических пород и дайки риолитового состава на крупном эпитермальном Au–Ag месторождении Купол. Изучение дайки риолитов представляет научный интерес, в связи с ее внедрением непосредственно в рудовмещающую полость, где к этому времени уже сформировалось мощное (до 20 м) рудное тело – существенно кварцевая жила с адуляром, содержащая богатую Au–Ag минерализацию. Дайка имеет близкое к жиле субмеридиональное простирание.

Месторождение Купол расположено на границе Анадырского и Билибинского районов Чукотского автономного округа на крайнем Северо-Востоке Российской Федерации, было найдено В.П. Куклевым в 1966 г. и заново открыто В.В. Загоскиным, 1995 г. Оно находится в северо-западной части Анадырского нагорья в верхнем течении р. Средний Кайемравеем, левого притока р. Мечкеревы (бассейн р. Анадырь), в 220 км на юго-восток от ближайшего крупного населенного пункта – г. Билибино (рис. 1, врезка) и в 400 км к северо-западу от столицы Чукотского АО – г. Анадырь.

Рис. 1.

Схематическая структурно-металлогеническая карта Каемравеемского рудного района (по В.В. Загоскину, 1995 г. с упрощениями). 1 – лавы и туфы андезитов и андезибазальтов; 2 – игнимбриты, туфы и лавы риолитов; 3 – интрузивные и субвулканические тела различного состава; 4 – осевые зоны крупных разломов; 5 – прочие разломы; 6 – границы палеокальдер; 7 – месторождение Купол.

В 1998–2007 гг. на месторождении проводились поисково-оценочные и разведочные работы, подтвердившие его крупный масштаб. В феврале 2007 г. канадская компания Кинросс приобрела права на разведку и разработку месторождения Купол. С мая 2008 г. и по настоящее время с месторождения Купол получено более 150 т золота и около 2000 т серебра¹¹. На 31 декабря 2019 г., по данным Кинросс¹, оставшиеся запасы месторождения составляют 42 т в золотом эквиваленте.

В ИГЕМ РАН ранее изучалась позиция месторождения в региональных геологических структурах, выполнены палеовулканическая реконструкция района и рудноформационный анализ [Кравцов и др., 2005; Сидоров и др., 2007, 2008; Белый и др., 2008], исследованы условия рудообразования и геохимия руд [Волков и др., 2012, 2018], геохронология, петро- и изотопно-геохимические особенности вмещающих пород [Сахно и др., 2019; Сахно, Цурикова, 2020]. Геологическое строение и вещественный состав руд месторождения изучались в ЦНИГРИ и СВКНИИ ДВО РАН [Вартанян и др., 2005; Глухов, 2008; Савва, Бянкин, 2009; Савва и др., 2012].

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ КУПОЛ

Месторождение расположено в западно-чукотском отрезке мелового Охотско-Чукотского вулканогенного пояса (ОЧВП). В районе месторождения Купол на сравнительно коротком расстоянии происходит смена существенно базальт-андезитового типа разреза эффузивов Анадырского сектора (гомодромная последовательность) на существенно риолит-дацит-андезитобазальтовый тип разреза (антидромная последовательность) Центрально-Чукотского сектора ОЧВП [Белый и др., 2008].

Месторождение приурочено к центру кальдеры диаметром 10 км, на северо-западной окраине верхнемеловой Мечкеревской вулканотектонической депрессии шириной около 100 км [Вартанян и др., 2005].

В результате палеореконструкции [Белый и др., 2008] выяснилось, что месторождение Купол, весьма вероятно, было локализовано в северо-западном секторе щитообразного андезитового палеовулкана, возникшего после формирования палеокальдеры и впервые установленного в ОЧВП. Здесь месторождение приурочено к длительно развивавшемуся побочному субвулканическому комплексу, на заключительной стадии развития которого формировались протяженные меридиональные дайки кислого состава, сопровождающие рудные тела.

Основной рудоконтролирующий фактор – приуроченность месторождения к сочленению Средне-Кайемравеемского разлома меридионального простирания с Крестовско-Саламихинским разломом глубинного заложения, северо-западного простирания (см. рис. 1). Важно отметить, что большая часть рудных тел рудопроявлений Кайемравеемского района также имеет субмеридиональное простирание.

Рудное поле сложено лавами андезитов, реже андезибазальтов с прослоями пепловых туфов и туффитов позднего мела и характеризуется большим количеством пирокластического материала. Вулканиты несогласно перекрывают и прорывают складчатые юрские терригенно-осадочные отложения. Центральная часть сложена туфовой пачкой, в нижней части которой преобладают агломератовые туфы, постепенно сменяющиеся вверх по разрезу более мелкозернистыми разностями вплоть до мелкопсаммитовых. Возраст пород 94–85 млн лет (Ar–Ar датирование) [Леонова и др., 2007]. Аналогичный возраст был определен SHRIMP-методом по цирконам: для покровного туфа (кислого состава) – 94.8 ± 1.4 млн лет, верхних покровных андезитов – 94.5 ± 2 и флюидальных дацитов – 89.5 ± 2 млн лет [Сахно и др., 2019]. Меловые эффузивы перекрыты покровами базальтов предположительно палеогенового возраста. Покровы базальтов отнесены В.Ф. Белым [1977] к энмываамской свите, имеющей позднемеловой–палеогеновый возраст. Суммарная мощность вулканической последовательности – 1300 м.

Вулканогенная толща характеризуется весьма резкой фациальной изменчивостью, выражающейся в частом взаимном чередовании по вертикали и латерали лав и туфов, наличии многочисленных непротяженных пологозалегающих прослоев и линз вулканогенно-осадочных пород позднемелового возраста (см. рис. 1).

Первичные метасоматические изменения вмещающих андезитов и их туфов проявлены в аргиллизации, калишпатизации, карбонатизации, а на более глубоких горизонтах в эпидотизации. Автометасоматические изменения дайки риолитов – окварцевание, серицитизация, альбитизация. Карбонатизация вмещающих пород андезитов и их туфов является более ранней и, возможно, связана с автометасоматозом. Основные вторичные изменения вмещающих пород в околодайковом пространстве, связанные с ее внедрением – окварцевание, серицитизация и хлоритизация.

Околорудные метасоматические изменения весьма разнообразны: от низкотемпературной аргиллизации до высокотемпературной биотитизации. Отмечаются также метасоматиты, связанные с палеосольфатарной деятельностью – алунит-ярозитовые изменения, развитые по основной массе вулканических пород до глубины более 400 м [Савва, Бянкин, 2009; Савва и др., 2012], которые ранее принимались за окисленные руды [Вартанян и др., 2005].

Для структуры месторождения Купол характерна важная генетическая особенность – совпадение магмо и рудоподводящего канала. Толща вулканогенных пород прорвана субвулканической свитой крутопадающих даек сложной морфологии риолитового и риодацитового составов (рис. 2а).

Рис. 2.

Положение пострудной дайки риолитов и рудного тела на схематической карте (а) и разрезе (б) на месторождении Купол (по Н.В. Григорьеву, С.В. Филонову, 2004 г. и материалам Чукотской горно-геологической компании, 2015 г. с упрощениями). а – схематическая карта: 1 – четвертичные аллювиальные отложения; 2 – покровы палеогеновых базальтов; 3, 4 – позднемеловые вулканиты: 3 – верхняя толща: риолиты, 4 – средняя толща: переслаивание андезитов и андезибазальтов (левая половинка) с агломератовыми лапиллиевыми и пепловыми туфами (правая); 5 – позднемеловые риолиты купольного комплекса (крап) и дайки риолитов, риодацитов; 6 – разломы; 7 – рудные тела: адуляр-кварцевые жилы и зоны прожилкования; 8 – линия разреза. б – схематический разрез по линии А–А: 1 – дайка риолитов; 2 – трещиноватость; 3, 4 – структура рудного тела: 3 – адуляр-кварцевые жилы; 4 – зоны прожилкования; 5 – горные выработки; 6 – колонковые скважины.

Риолитовые лавы и крупные риолитовые и риодацитовые субвулканические тела достаточно широко представлены в структуре месторождения Купол (см. рис. 2а). Они отличаются от даек своими размерами и гетерогенным характером. По составу эти образования аналогичны дайкам и представляют собой купольные комплексы потоков и небольшие эруптивные центры. На крайнем севере лавы риолитов образуют линзу толщиной от 50 до 75 м, согласную со стратиграфической последовательностью (см. рис. 2а).

Главная рудовмещающая структура месторождения – субмеридиональный взброс, по которому породы восточного крыла подняты относительно западного. Амплитуды перемещения по взбросу достигают 40 м. Мощность рудовмещающего разлома достигает 22 м, а вместе с дайкой – 40 м.

Рудное тело 1 (РТ 1) имеет протяженность около 3000 м и мощность от 1 до 21 м. Прослежено колонковым бурением до глубины 530 м, что нетипично для эпитермальных золото-серебряных месторождений [Волков и др., 2012]. РТ 1 имеет меридиональное простирание, согласное с отмеченным выше разломом (см. рис. 2а, б), и представлено субпаралельными кулисообразными сближенными кварцевыми жилами и реже брекчиями с кварцевым цементом; падение жил – восточное под углом 75°–85°. Вмещающие породы в эндоконтактах метасоматически изменены и часто пронизаны сетью кварцевых прожилков, образующих рудоносный штокверк.

Практически на всем своем протяжении РТ 1 пересекается пострудными дайками риолитов субмеридионального простирания, падение в большинстве случаев восточное, под углами 70°–90° (см. рис. 2а, б). Амплитуды смещения жил по дайкам составляют местами первые десятки метров. Протяженность даек в плане достигает 1 км и более, мощность варьирует в широких пределах от 1 до 20 м, по падению они прослежены более чем на 300 м. Отдельные дайки имеют мощность до 70 м. Одна из наиболее мощных даек пересекает главную рудную зону и имеет близкое к ней субмеридиональное простирание (см. рис. 2а), Возраст пострудной дайки риолитов по U–Pb методу – 70 млн лет [Акинин и др., 2015]; SHRIMP-методом по цирконам (среднее из трех определений) – 88.89 ± 0.87 млн лет [Сахно и др., 2019]. Последние данные позволяют предположить образование месторождения Купол в интервале 89–88 млн лет.

В южной части месторождения происходит расщепление жильной системы на отдельные кварцево-жильные тела, при этом мощность рудовмещающей зоны увеличивается до 100 м, с последующим выклиниванием ряда жил и образованием отдельных кулисообразных тел. На северном фланге месторождения также происходит расщепление жильной системы на отдельные кулисообразно расположенные кварцево-жильные тела (типа “конского хвоста”). По системе разломов северо-западного простирания (см. рис. 2а) северная часть месторождения опущена, здесь рудные тела постепенно погружаются к северу, переходя в “слепые”, не выходящие на дневную поверхность, с проявлением на верхних горизонтах надрудного ореола (20–30 м) интенсивного метасоматоза.

По-видимому, значительная протяженность рудного тела обусловлена его формированием в жерловых фациях упоминавшегося выше палеовулкана. В пользу такого вывода говорит также наличие в рудных телах месторождения большого количества брекчий и мегабрекчий с кокардовыми текстурами обрастания обломков различного петрографического состава халцедон-адуляровым агрегатом (с Au–Ag минерализацией), а также разнообразие иных брекчий и даже внутрирудных эксплозивных брекчий.

При общей низкой сульфидности руд месторождения Купол обращает на себя внимание высокое содержание ярозита, который цементирует обломки кварцевого агрегата [Волков и др., 2012]. Ярозит обычен для фумарол или сольфатар, сопровождающих вулканические извержения и характеризующихся высокими давлениями и температурами, доходящими до 300°С [Савва и др., 2012]. В рудах отмечено преобладание сульфида серебра – акантита – над сульфосолями Ag. Для месторождения характерно последовательное снижение Au/Ag отношения от поверхности на глубину от 1 : 3 до 1 : 100 [Савва, Бянкин, 2009].

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Для изучения взаимоотношений дайки риолитов с вмещающими вулканогенными породами и РТ 1 в горных выработках (горизонты 425, 455, 470, 515 м) по профилям, были отобраны пробы массой 500 г с интервалом 5 м и небольшими сгущениями вблизи кварцевых жил (рис. 3).

Рис. 3.

Схема отбора проб по профилям на различных горизонтах горных выработок. 1 – продуктивные кварц-адуляровые жилы; 2 – сульфидизированные риолиты; 3 – окварцованные риолиты; 4 – сульфидизированные андезиты (а) и туфы андезитов (б); 5 – трещиноватость пород; 6 – тектонические нарушения; 7 – точки отбора проб на профилях и их номера. Условные обозначения соответствуют характеристике проб в табл. 1.

Вмещающие породы и метасоматические изменения в дайке риолитов изучены в шлифах, а рудная минерализация – в аншлифах. Кроме того, проведено количественное определение вторичных (метасоматических минералов) в шлифах методом полей. Также пробы были проанализированы рентгенофлуоресцентным методом – методики КХА 165/2009, НСАМ № 118-Х на спектрометре СРМ-25 (силикатный анализ, аналитик В.И. Мануилова, СВКНИИ ДВО РАН) и эмиссионным количественным спектральным анализом ЭКСА (СВКНИИ ДВО РАН, аналитик Т.П. Козырева). Обработка петрохимических данных выполнена в программе EXCEL.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ДАЙКИ РИОЛИТОВ

В центральной части месторождения Купол дайка риолитов линзовидная, местами плитообразная (азимут простирания – 5°–7° СВ), мощностью от 5 до 40 м (см. рис. 2а), протяженность в плане около 1 км, по падению прослежена более чем на 300 м. В подавляющем большинстве случаев контакты дайки тектонизированы с образованием зон катаклаза мощностью от 0.1 до 1–2 м (см. рис. 2б). В изученных профилях дайка риолитов пересекает и делит пополам РТ 1 (см. рис. 3).

Порода имеет порфировую структуру (рис. 4б, 5б). Основная масса девитрифицирована с образованием афанитового кварц-полевошпатового агрегата с мозаичной микроструктурой. На отдельных участках в риолитах отмечается флюидальность (см. рис. 5а).

Рис. 4.

Фотографии образцов из мест пересечения рудного тела дайкой риолитов. а – витрофир; б – риолит мелкопорфировый с ксенолитами кварца; в – кварц брекчированный риолитом; г–е – разнообломочные брекчии, состоящие из кварца, сцементированного риолитом (участок отбора образцов. КU-34-35, гор. 425 м).

Рис. 5.

Риолиты, витрофиры (а–д) и ксенолиты кварца (е–з) из мест пересечения рудного тела дайкой риолитов. Окварцевание вмещающих пород (и, к). Фотографии прозрачных шлифов (снято с анализатором; а, в, д – без анализатора). а, б – риолиты (обр. КU-37–38): а – флюидальный риолит, б – риолит со стекловатой основной массой и окварцованным порфировым вкрапленником плагиоклаза; в–д – витрофир (обр. КU-38): в – перлитовая структура стекла, г – следы течения стекла, субпараллельная ориентировка микролитов, флюидальность, д – обтекание вкрапленника плагиоклаза, следы течения; е–з – ксенолиты кварца в риолите U-35–36: е – ксенолит изометричной формы, ж – ксенолит, представленный обломком кварцевого прожилка, з – ксенолит кварца преобразован в результате термометаморфизма, хорошо просматривается кристаллически-зернистое строение с различным угасанием и перераспределением флюидных включений; в обрамлении – новообразованный кварц с серицитом; и, к – приконтактовое окварцевание туфов КU-24: прожилки и линзы кварца.

Полосы и линзы, отражающие флюидальность, замещены мелкозернистым кварц-полевошпатовым агрегатом. Автометасоматоз выражается в слабой гидрослюдизации. Порфировые вкрапленники представлены кислым плагиоклазом (An_30–15), калинатровым полевым шпатом (ортоклазом с содержанием альбитового компонента до 50 мол. %), а также кварцем (см. рис. 4б, 5б). Редко встречаются фенокристаллы биотита. Среди акцессорных минералов наиболее распространены ильменит, циркон, апатит.

Риолиты содержат от 72.96 до 74.97 мас. % SiO₂ и соответствуют по составу биотитовым гранитам [Петрография …, 2001]. Они относятся к низкощелочному ряду – Nа₂O + K₂O варьирует от 5.42 до 8.84 мас. %. Пониженное значение Na₂O (табл. 1) по сравнению со стандартными образцами указывает на эпигенетические преобразования породы [Петрография …, 2001].

Взаимодействие дайки риолитов с вулканическими породами и рудными образованиями

Внедрение пострудной дайки оказало заметное влияние на вмещающие вулканические породы и рудные тела. В рудных телах образовались брекчии, состоящих из кварца 2-х генераций, где обломки раннего кварца белого цвета сцементированы кварцем черного цвета (черная кварцевая брекчия) (см. рис. 4г, д). По контакту дайки и вмещающих вулканических пород образуется зона дробления, сложенная перетертым глинистым материалом (см. рис. 2б).

На контакте риолитов с продуктивными жилами отмечается зона остеклования мощностью 0.4 м, что указывает на внедрение дайки в уже остывшие породы. При этом риолит преобразуется в обсидиан (витрофир). Частично этот материал представлен перлитом с концентрически-скорлуповатой отдельностью, образовавшейся в результате гидратации (см. рис. 4а, 5а–г). Цвет витрофира темно-серый с гнездами (“глазками”) прозрачного пузырчатого стекла диаметром до 3 мм (предположительно кристобалит) и порфировыми вкрапленниками плагиоклаза (см. рис. 5г). Для витрофира характерна отчетливо проявленная полосчатая текстура (см. рис. 5б, в). Полосы отличаются по цвету и структуре, представляя собой следы вязкого течения твердеющего расплава. В первую очередь полосчатость обусловлена распределением различных по размеру удлиненных микролитов с субпараллельной ориентировкой в вулканическом стекле в виде потоков.

В приконтактовых участках риолиты, слагающие дайку, нередко содержат мелкие 3–7 мм ксенолиты кварцевой жилы и туфов андезита (см. рис. 4б, в). В отдельных случаях количество ксенолитов достигает 1–3% от массы породы. По-видимому, ксенолиты способствуют вариации химического состава риолитов. Материал кварцевой жилы на некоторых участках подроблен и сцементирован риолитом (витрофиром) (см. рис. 4г–е).

Ксенолиты халцедона и халцедоновидного кварца в дайке имеют округлые очертания, раскристаллизовываются в виде перистых агрегатов от центра к периферии и имеют волнистое угасание (см. рис. 5е, ж). Крупные ксенолиты после перекристаллизации сохраняют реликты колломорфно-полосчатой текстуры, проявленной в волнисто-полосчатом расположении флюидных включений (см. рис. 5ж). Обломки кварцевой жилы в ксенолитах слабо корродируются по краям, кристаллизующимся расплавом риолита (см. рис. 5з).

Вмещающие породы вблизи дайки окварцованы и пиритизированы. Это фиксируется как по содержаниям SiO₂ в туфах в приконтактовой зоне (рис. 6), так и при просмотре прозрачных шлифов (см. рис. 5и, к). Окварцевание туфов андезитов выражается в образовании тонкой сети кварцевых прожилков и линзовидных просечек (см. рис. 5и, к).

Рис. 6.

Интенсивность окварцевания вмещающих пород на контакте с пострудной дайкой риолита. По оси абсцисс – точки отбора проб на профилях (см. рис. 3, табл. 1), по оси ординат – концентрации SiO₂ в %.

В целом состав риолитов по рудным элементам слабо отличается от рудовмещающих андезитов и их туфов. Тем не менее, в контактовой зоне отмечен незначительный привнос As и Ag (рис. 7).

Рис. 7.

Изменение концентраций Ag по профилям на основании данных количественного спектрального анализа (ЭКСА). По оси абсцисс – точки отбора проб на профилях (см. рис. 3, табл. 1), по оси ординат – концентрации Ag в г/т.

Изучение рудных образований под микроскопом показало, что в приконтактовой части с дайкой риолита туфы андезитов неравномерно пиритизированы. И эта пиритизация приурочена к наиболее пористым участкам туфов. Кроме того, в аншлифах отмечается приуроченность тонкой вкрапленности арсенопирита к экзоконтактам дайки, особенно на участках брекчированного кварца, примыкающего к дайке.

Сами риолиты практически не несут рудных минералов, за исключением тех случаев, когда в них попадают обломки сульфидизированных пород. При пересечении дайкой горизонта пепловых туфов вместе с ксенолитами этих туфов в дайку попадает фрамбоидальный пирит, широко распространенный именно в этом горизонте. На рис. 7б, в показано, что при попадании фрамбоидального пирита из горизонта пепловых туфов в дайку риолитов в нем появляется реакционная кайма.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ литературных данных показывает, что для локализации руды наиболее значим структурный контроль со стороны дорудных даек [Lewis, 1955; Mookher, 1970]. Последние обычно представляют собой проницаемые, трещиноватые (компетентные) тела, которые играют роль вмещающих пород или каналов для рудных растворов.

Некомпетентные дайки служат барьерами, обтекаемыми рудными растворами по их контактам. Трещиноватость на контактах даек также создает каналы и карманы для рудоотложения. Пересечение даек с зонами разломов, контактами пластов, флексурами и замками складок обеспечивает отличные структурные ловушки для рудообразования.

Пострудные дайки также имеют большое значение, как индикаторные факторы, контролирующие движение рудных растворов. Пострудные дайки могут значительно разубожить или наоборот обогатить рудные тела; они могут воздействием тепла вызвать изменения в минеральном составе и распределении полезных компонентов. Внедрение пострудных даек приводит к околоконтактовым изменениям рудных тел и самой дайки, а в отдельных случаях может сопровождаться дополнительным привносом металлов.

Следует отметить, что по обоим зальбандам дайки сохранились одинаковые мощности продуктивной жилы, ее морфологические особенности, содержания Au и Ag, а также одинаковые текстуры и повторяющиеся ритмы в участках ритмично-полосчатого сложения в жиле. Таким образом, дайки риолитов на месторождении Купол, по-видимому, не замещают продуктивную жильную систему, что свидетельствует об их дилатационном характере и заполнении трещин отрыва.

При рассмотрении петрографии и петрохимии риолитов, слагающих дайку, становится очевидным, что баланс вещества остается достаточно близким (см. табл. 1). Вместе с тем, отмечается окварцевание туфов на контакте с дайкой (см. табл. 1, рис. 5и, к).

Обычно дайки риолитового состава на многих хорошо изученных эпитермальных месторождениях ОЧВП почти всегда – додрудные. Однако в результате выполненных исследований установлено, что риолитовая дайка на месторождении Купол образовалась позднее, чем рудное тело.

Рис. 8.

Различные виды пиритизации в риолитах и пепловых туфах. а – пиритизация туфа андезитов в приконтактовой части дайки; б – фрамбоидальный пирит в пепловом туфе; в – преобразование фрамбоидального пирита при попадании в дайку риолита на участке ее пересечения с пепловыми туфами.

К признакам, указывающим на послерудный возраст дайки можно отнести следующие данные: 1) отчетливое пересечение дайкой мощной рудной жилы; 2) остеклование материала дайки на контакте с жилой; 3) цементирование риолитом раздробленного кварцевого жильного материала; 4) появление отдельных мелких апофиз дайки, проникающих в кварцевую жилу; 5) ксенолиты кварцевого жильного материала в теле дайки; 6) отсутствие проникновения в дайку апофиз рудного тела; 7) увеличения концентрации жильных и рудных минералов на поверхности контакта дайки или в трещинах эндоконтактовой зоны.

Факт остеклования дайки на контакте с жилой свидетельствует о ее внедрении в уже остывшую систему.