благороднометалльная и сопутствующая минерализация в

А. И. Голубев, А. Е. Ромашкин, Д. В. Рычанчик
БЛАГОРОДНОМЕТАЛЛЬНАЯ И СОПУТСТВУЮЩАЯ
МИНЕРАЛИЗАЦИЯ В УГЛЕРОДИСТОЙ ФОРМАЦИИ
ОНЕЖСКОЙ СТРУКТУРЫ*
Онежская синклинорная структура Карелии, расположенная в юго-восточной части Фенноскандинавского щита, является областью развития комплекса протерозойских образований в диапазоне
возрастов 2,5–1,75 млрд лет. Здесь широко представлены вулкано-плутогенные, вулканогенно-осадочные комплексы, а также широкий спектр морских и субаквальных осадочных формаций значительной мощности.
Эта структура является стратотипической для
вулканогенно- и терригенно-осадочных отложений
ятулийского, людиковийского и калевийского уровней карельского цикла. Снизу вверх – это образования сумийского (2,5–2,4 млрд лет), сариолийского
(2,4–2,3 млрд лет), ятулийского (2,3–2,1 млрд лет),
людиковийского (2,1–1,92 млрд лет), калевийского
(1,92–1,8 млрд лет) и вепсийского (1,8–1,65 млрд
лет) надгоризонтов. Для ятулийских и людиковийских пород характерно массовое накопление карбонатного и/или свободного (шунгитового) углерода,
разнообразная по составу и интенсивности магматическая активность. На калевийском уровне спадает
как вулканическая активность, так и углеродонакопление.
Основная масса свободного углерода (Сорг.) находится в составе заонежской свиты людиковийского
надгоризонта. Феноменальное накопление углерода
в этом надгоризонте определяет минерагеническую
специализацию пород заонежской свиты. Содержание Сорг. в них варьирует от долей до 70% вес. в породах и до 98% вес. в антраксолитовых обособлениях. Количество углерода в породах кондопожской
свиты калевийского надгоризонта не превышает первых процентов. Таким образом, черносланцевую
формацию Онежской структуры образуют породы
заонежской, суйсарской и кондопожской свит.
Черносланцевые формации по всему миру рассматриваются как перспективный источник благороднометалльного (БМ) оруденения, однако для
Онежской структуры известны лишь отдельные
––––––––––––
*
Исследования выполнены при финансовой поддержке Программы Президиума РАН № 27.
пункты такой минерализации, за исключением месторождений и проявлений Падминского типа, расположенных в зонах складчато-разрывных дислокаций (СРД) (Металлогения Карелии, 1999). В последние годы появляется все больше новых данных о составе и формах нахождения БМ и сопутствующих
минеральных образований в углеродсодержащих
пачках.
Породы формации метаморфизованы до зеленосланцевой фации и содержат в своем составе различное количество органического вещества (ОВ), находящегося на метаантрацитовой стадии карбонизации.
Они традиционно называются шунгитсодержащими.
Наибольшим разнообразием отличаются образования
верхней заонежской подсвиты, образующие целый
спектр углеродсодержащих пород. Основу осадочного комплекса формации составляют низкоуглеродистые (до первых % вес. Сорг.) алевролиты, туффиты,
алевротуффиты, реже мелкозернистые песчаники,
углеродистые пелиты (аргиллиты). Карбонатные и
смешанные карбонатно-терригенные осадки составляют меньшую часть разреза (Онежская..., 2011). Высокоуглеродистые породы заонежской свиты, содержащие в своем составе более 15–20 вес. % Сорг. (шунгиты, максовиты (Филиппов, 2002)), образуют локализованные скопления и являются постседиментационными образованиями. Мощность их может превышать 100 м. Повышенные содержания Сорг. могут
проявляться и в первичноосадочных породах в зонах
обогащения миграционным ОВ. В состав черносланцевой формации следует также отнести обуглероженные базальты, приконтактовые зоны силлов основного состава, группу контактных (осадок – магма) пород – пеперитов (Бискэ и др., 2004), а также
инъекционные, жильные тела максовитов и фтанитов
(лидитов).
Набор углеродсодержащих пород формации
осложняется разнообразием форм шунгитового вещества. В целом это ОВ на метаантрацитовой стадии
углефикации, среди которого проявляются несколько
фаз миграционного вещества, пленки на кристаллах
силикатной матрицы пород, а также плохо структурированное вещество углеродистого матрикса (Mark
81
A. van Zuilen et al., 2012). Таким образом, углеродистую часть пород формации нельзя рассматривать
как однородную фазу, всегда одинаково реагирующую на различные геохимические процессы.
Время существования углеродистого барьера для
благородных и других металлов является отдельной
проблемой. Первичное накопление этих элементов в
отлагающемся осадке в виде сорбции их на ОВ могло происходить как во время диагенетических преобразований осадка, так и при катагенезе пород. Источником металлов, вероятно, являлись растворенные
элементы из сносимого в бассейн материала, а также
возможные поступления порций флюидного материала с глубины. Источником рудного вещества могли быть и магматогенная активность, постмагматические гидротермальные процессы, поступление глубинного материала в разломных зонах (Голубев, Ромашкин, 2013). Вероятно также, что по мере карбонизации ОВ его способность создавать восстановительный геохимический барьер менялась.
Представляется, что основные БМ ресурсы углеродсодержащей формации связаны с сингенетичным
стратиформным оруденением, сорбированным органическим веществом осадков на стадиях седиментогенеза и диагенеза. Однако такие накопления БМ могут быть резко локальны в разрезе в силу контрастности восстановительного углеродного барьера, а
рудное вещество в них рассеяно в металлоорганических комплексах, вплоть до отдельных атомов металла, интерколирующих графеновые слои (Ханчук и
др., 2012, 2013). Такое вещество не фиксируется традиционными аналитическими методами, поэтому
больше шансов существует на выявление стратиформно-метаморфогенного оруденения. Под воздействием температуры и давления органоминеральные
комплексы распадались, ОВ высвобождало металлы,
которые могли мигрировать и переотлагаться. Первый этап их концентрации не выводил металлы далеко за пределы их первоначальной локализации, в отличие от последующих возможных этапов более жестких деформаций и метасоматоза. Выявление такой
стратиформно-метаморфической минерализации напрямую подтвердило бы наличие БМ ресурсов данной углеродсодержащей формации.
Аналитическая информация, полученная в последние годы по Онежской структуре методами полуколичественного спектрального анализа, ICP-MS и
РФА, указывает на присутствие в этих породах таких
элементов, как Ag, As, Bi, Se, Te, Sb, реже Sn, W, Hg,
содержания которых могут превышать г/т. Новые
методы ИНАА и РФА, разрабатываемые группой исследователей ПИЯФ (Санкт-Петербург), показали по
образцам заонежской свиты (табл.) содержание Au
на уровне 0,01–0,2 г/т (Зиновьев и др., 2013), а также
0,002–0,008 г/т для Pt (Сушков и др., 2013). Таким
образом, подтверждается наличие определенного БМ
потенциала рассматриваемой углеродсодержащей
формации (Голубев и др., 2013), в которой ОВ реализовало свою ресурсную функцию, что позволяет рас82
сматривать его в качестве резервуара рудного вещества для последующих процессов его перераспределения и концентрации.
Содержание золота в углеродсодержащих породах
Au, г/т
0,033
0,024
0,017
0,014
0,011
0,0047
0,051
0,21
0,0066
0,008
0,009
0,006
0,011
0,013
0,011
0,022
0,01
0,027
Порода
Максовитовая инъекция
Максовитовая инъекция
Максовитовая инъекция
Максовит
Максовит
Максовит
Максовит
Максовит
Максовитовая жила
Максовит
Фтанит (силицит)
Максовит
Максовит
Максовит
Максовитовая жила
Антраксолитовая жила
Антраксолитовая жила
Максовит
Участок
Тетюгино
Тетюгино
Тетюгино
Максово
Максово
Зажогино
Лебещина
Лебящина
Лебящина
М. Часовенский
Тарутино
Березовец
Березовец
Березовец
Гаржемский наволок
Чеболакша
Чеболакша
Илем-ручей
П р и м е ч а н и е . Анализы проводились методом ИНАА в ПИЯФ
(г. Гатчина).
Проведенные микрозондовые исследования пород Онежской структуры выявили несколько новых
точек проявлений БМ и сопутствующих элементов.
Из БМ это собственно Au, минералы Pd и Ag и сопутствующие – Se, Te, Bi, Sb, As, Hg, Mo, U. Как
правило, это мелкие выделения минералов размерами первые мкм или доли мкм, изометрично-сглаженной формы (глобулярного вида), а также более крупные – с относительно развитой кристаллической
формой.
В большинстве случаев БМ выделения находятся
непосредственно в матриксе пород (существенно
кварцевого, карбонатного, альбит-кварцевого, альбит-хлоритового и т. п.), но встречаются и в прожилках различного состава, в том числе и углеродистых.
Они встречены и в сульфидах. Состав минерализации, определенный микрозондовым методом, с учетом микроразмерности выделений, имеет ряд особенностей. Для Au это ряд от «чистого» Au до смесей Au с Ag, Cu, Hg. Для Ag характерна примесь S
(AgS?), Hg. Встречаются минералы типа AgBiSe2
(богдановичит), Ag2Te (гессит). Для Pd выявлен темагамит Pd3HgTe3, а также его смесь с Sb и Bi.
На рис. 1 и 2 показаны участки выявленной БМ
и/или сопутствующей минерализации для северной
части Толвуйской синклинали и других объектов
Онежской структуры. Ниже приведены краткие характеристики некоторых новых объектов выявленной БМ минерализации Онежского синклинория,
находящихся на различных стратиграфических
уровнях.
Участок Тетюгино (Восточное Тетюгино).
Вскрытая канавами (пройденными сотрудниками лаборатории генезиса шунгитовых месторождений)
максовитовая (высокоуглеродистая) инъекция интру-
дирует углеродсодержащие слоистые осадочные породы и лидит-доломитовый комплекс. Породы тела
инъекции содержат фрагменты осадочной пачки и
доломитов. С большой долей вероятности стратиграфический уровень участка соответствует месторождению Шуньга. Минерализация выявлена как в максовитовом матриксе, так и в карбонатных фрагментах (рис. 3).
Рис. 1. Обзорная карта расположения участков БМ
и/или сопутствующей минерализации Онежской структуры:
1 – Залебяжский, 2 – Средняя Падма, 3 – Ламбас-Ручей, 4 – ПедраКара, 5 – Березовец, 6 – Гаржемский Наволок
Участкок Карнаволок представляет собой небольшое купольное образование максовитов, содержания Сорг. в котором достигают 45% вес. Оно частично перекрыто силлом габбродолеритов, в приконтактовых зонах которого проявлена карандашная отдельность в максовитах. Брекчированные разновидности этих пород преобладают в строении залежи. В
них также выявлены фрагменты низкоуглеродистых
алевролитов. Стратиграфически участок относится к
нижней части верхней заонежской подсвиты. Пример БМ минерализации объекта показан на рис. 4, А.
Участок Красная Горка сложен углеродсодержащими слоистыми алевролитами, а также высокоуглеродистыми породами. Здесь обнаружена секущая
жила максовитового состава с гнездами антраксолита. Выше по разрезу залегают лавы основного соста-
ва с плохо выраженной шаровой отдельностью. БМ
минерализация выявлена как в алевролитах, так и в
лавах (рис. 5).
На участке Мироновский в результате бурения и
предшествовавших геолого-геофизических работ выявлено небольшое тело максовитов, а также слоистые углеродсодержащие осадки, в том числе существеннокарбонатные. Объект расположен на крыле
асимметричной антиклинальной складки более высокого порядка в Толвуйской синклинали. Здесь выявлена разнообразная БМ и сопутствующая минерализация, в частности, встречен минерал темагамит
(рис. 6).
Участок Березовец расположен на небольшом
острове вблизи ЮЗ окончания острова Бол. Клименецкий. Здесь на поверхность выходят сильно деформированные образования, представленные кремнистыми высокоуглеродистыми породами. Среди них
широко развиты их брекчированные разновидности с
ярко выраженными зонами рассланцевания. Пример
БМ минерализации объекта показан на рис. 4, В.
Участок Гаржемский Наволок находится на ЮВ
берегу острова Бол. Клименецкий и имеет сложное
строение. В подошве силла габбродолеритов залегает
пачка слоистых низкоуглеродистых осадков вместе с
маломощным телом базальтов. Осадочная пачка интрудируется максовитовой инъекцией с образованием краевой брекчии (фрагменты вмещающих пород в
максовите). Отмечены жилы максовитового состава
в теле инъекции и в базальтах. На рис. 7 представлена минерализация в породах объекта.
Залебяжский участок в Толвуйской структуре
представлен габбродолеритовым силлом, максовитами и пеперитами (шунгит-базитовой брекчией).
Микрозолотина (рис. 4, С) находится в гидроокислах
железа по окисляющемуся пириту в зоне пеперита.
Участок Ламбас-Ручей расположен на берегу
Уницкой губы к северу от одноименного поселка.
Здесь в подошве шаровых лав заонежского возраста
выявлена пачка песчаников и алевролитов предположительно заонежской свиты. На рис. 8 показана БМ
и сопутствующая минерализация в этих осадках.
Участок Педра-Кара расположен в Кондопожской губе к северу от д. Суйсарь. Сложен шарово-подушечными вариолитовыми лавами суйсарского вулкано-плутонического комплекса. Участки межшарового пространства местами объединяются в жилоподобные образования, сложенные мелкозернистой
темной массой, содержащей незначительное количество углерода. На рис. 9 показаны выделения золота
в углеродистом прожилке, а также положение этого
прожилка в массе межшарового пространства.
Таким образом, в результате первых работ в направлении поиска стратиформного оруденения удалось выявить проявления БМ и сопутствующей минерализации в различных породных комплексах и
стратиграфических уровнях Онежской углеродистой
формации. В Толвуйской структуре (синклинали
второго порядка Северо-Онежского синклинория)
83
Рис. 2. Схема геологического строения северной части Толвуйской синклинали (Михайлов В. П., Купряков С. В., 1985):
1 – алевролиты нижней заонежской подсвиты; породы верхней заонежской подсвиты: 2 – тела базитов, 3 – туфы и туфоалевролиты, 4 – алевролиты и доломиты, 5 – шунгитоносный горизонт и его номер; 6 – участок выявленной минерализации б/м и/или сопутствующих элементов: 1 – Толвуйский Бор, 2 – Мироновский, 3 – Карнаволок, 4 – Красная Горка, 5 –
Тетюгино, 6 – Максово, 7 – Зажогино, 8 – Лебещина
В
А
40 мкм
С
30 мкм
10 мкм
Рис. 3. Уч-к Тетюгино: А – Ag11Hg в максовитовом матриксе, серое – фенгит; В, С – Ag в карбонатном матриксе
84
А
В
С
20мкм
4 мкм
10 мкм
Рис. 4. А – золотина в максовитовом матриксе, уч-к Карнаволок; В – микронная золотина в существенно кварцевом матриксе, уч-к Березовец; С – микроразмерная золотина в пирите, гидроокислах Fe, уч-к Залебяжский
А
В
С
7 мкм
5 мкм
20мкм
Рис. 5. Уч-к Красная Горка: А – Au6,2AgCu в альбит-биотитовом матриксе; В – Au7,4Ag1,3Cu в альбит-хлоритовом
матриксе; С – Ag2Te (гессит) в пирите
В
А
6 мкм
С
10 мкм
D
7 мкм
F
E
2 мкм
5 мкм
20мкм
Рис. 6. Уч-к Мироновский: А – Pd3,3HgTe3,3 (темагамит) в существенно кварцевом матриксе; В – Pd7,6Hg1,2Te4Sb1,9Bi
в карбонатном матриксе с выделениями рутила; С – микрозолотина в кварц-хлорит-углеродистом матриксе; D –
микрозолотина в хлорите; Е – Au4,8AgCu13,5 в альбит-кварцевом матриксе; F – Ag3,7S в углеродистом прожилке
85
А
В
20 мкм
С
5 мкм
5 мкм
D
E
4 мкм
9 мкм
Рис. 7. Уч-к Гаржемский Наволок: А – микрозолотина в альбит-хлоритовом матриксе; В – золотина в пирите; С – золотина в пиритовом прожилке; D – Au3,7Ag в хлорит-кварцевом матриксе; Е – Ag2Te (гессит)
В
А
10 мкм
10 мкм
Рис. 8. Уч-к Ламбас-Ручей: А – золотина в альбит-хлорит-биотит-кварцевом матриксе; В – Cu2As в альбит-калишпатовом матриксе
А
В
30 мкм
300
Рис. 9. Уч-к Педра-Кара: А – Au – Au19,8Hg, кварцевый матрикс, углеродистый прожилок (крупные выделения и все мелкие белые точки);
В – положение золотин и прожилка в породе
86
проявления БМ и сопутствующих элементов тяготеют к внутренним антиклиналям более высокого порядка (рис. 2). Вероятно, процессы мобилизации рудного вещества характерны в первую очередь для зон
деформаций и нагрузок, которыми являлись антиклинальные складки, инъекции максовитов, зоны пеперита (контактные области внедрившихся силлов).
Более масштабно процессы ремобилизации проявлены в зонах СРД в силу большего размаха деформаций и проявлений метасоматоза. Зоны СРД представляют собой линейные системы СЗ простирания, содержащие гребневидные складки ятулийских пород
и серии сближенных продольных и оперяющих разломов, клиновидные зоны дробления во вмещающих
заонежских породах. На зоны дробления накладывается интенсивный метасоматоз, телескопируется полиметалльное оруденение Падминского типа (Голубев, Новиков, 2005). Помимо преобладающего уранванадиевого оруденения, здесь концентрируются Au,
А
ЭПГ, Ag, Mo, Bi, Cu, Se, Re и ряд других металлов.
Ореолы концентрации различных элементов перекрываются, но не совпадают, образуя зональность.
Подавляющая часть рудных тел концентрируется на
границе карбонатных ядер складок и их углеродсодержащих крыльев, непосредственно в заонежских
осадках. Известно несколько месторождений и рудопроявлений падминского типа в зонах СРД Онежской палеопротерозойской структуры: Верхняя и
Средняя Падма, Космозеро, Весеннее, Царевское и
др. (Металлогения Карелии, 1999).
Примеры БМ и сопутствующей минерализации
в породах участка Средняя Падма приведены на
рис. 10–12. Это зерна золотосодержащей меди с
примесью серебра, серебросодержащего золота
(рис. 10), кристаллы серебра (рис. 11). Взаимоотношения (выделения, структуры распада) в системе висмут – селен с участием свинца и серебра показаны на рис. 12.
В
30 мкм
20мкм
А
Рис. 10. Уч-к Средняя Падма: A – Au4,5AgCu5,8
в альбит-хлорит-кварц-кпш матриксе; B –
Au6,3Ag в доломите, выделения апатита
В
90 мкм
100 мкм
Рис. 11. Уч-к Средняя Падма: A – Ag в доломитхлоритовой породе, B – Ag в альбит-кпш матриксе
Рис. 12. Уч-к Средняя Падма: A – Bi самородный (светло-серое) и BiSe (серое) в PbSe (темно-серое); B – Bi самородный (светло-серое) и
BiAgSe1,8 (богдановичит, темно-серое) в BiSe
(серое); C – выделения самородного Bi (светло-серое) в PbSe (серое)
87
Как для зон СРД, так и для внутренних антиклиналей Толвуйской структуры характерны СЗ простирания. Вероятно, во всей Онежской структуре существовал единый план деформаций, максимум проявления которых совпал по времени с внедрением силлов, формированием антиклинальных складок, перемещением под давлением высокоуглеродистых пород (максовитов). Эти и последующие процессы приводили к высвобождению захваченных ОВ металлов,
их ремобилизации, при этом освобожденное БМ вещество могло неоднократно переотлагаться.
Исходя из указанных особенностей, можно предполагать, что источником рудного вещества для этих
проявлений служили как сами углеродсодержащие
породы, так и мощная гидротермальная деятельность
как следствие интенсивного базальтового магматизма (Голубев и др., 2010). Толща углеродсодержащих
осадков являлась резервуаром, ресурсы которого использовались для мобилизации и переотложения
рудных нагрузок в процессе последующих деформаций, при этом количество сконцентрированных металлов зависело от интенсивности деформаций.
ЛИТЕРАТУРА
Бискэ Н. С., Ромашкин А. Е., Рычанчик Д. В. Протерозойские пеперайт-структуры участка Лебещина // Геология
и полезные ископаемые Карелии. Вып. 7. Петрозаводск,
2004. С. 193–199.
Голубев А. И., Новиков Ю. Н. Геологическое строение и
уран-ванадиевые месторождения Заонежья // Экологические проблемы освоения месторождения Средняя Падма.
Петрозаводск, 2005. С. 4–13.
Голубев А. И., Ромашкин А. Е. Минерагения углеродсодержащих формаций протерозоя Карелии (Онежская
структура) // Металлогения древних и современных океанов. Рудоносность осадочных и вулканогенных комплексов. Миасс, 2013. С. 25–29.
Голубев А. И., Ромашкин А. Е., Рычанчик Д. В. Благороднометалльная минерализация углеродистых формаций
протерозоя Онежской структуры Карелии // Золото Фенноскандинавского щита. Материалы междунар. конф. Петрозаводск, 2013. С. 36–41.
Голубев А. И., Ромашкин А. Е., Рычанчик Д. В. Связь
углеродонакопления с основным вулканизмом в палеопротерозое Карелии (ятулийско-людиковийский переход)
// Геология и полезные ископаемые Карелии. Вып. 13. Петрозаводск, 2010. С. 73–79.
Зиновьев В. Г., Митропольский И. А., Окунев И. С.,
Шуляк Г. И. Исследования проявления золотого оруденения в углеродистых породах методом инструмен-
тального
нейтронного
активационного
анализа
(ИНАА) в ПИЯФ КНЦ // Золото Фенноскандинавского
щита… С. 60–63.
Металлогения Карелии / Отв. ред. С. И. Рыбаков, А. И.
Голубев. Петрозаводск, 1999. 340 с.
Онежская палеопротерозойская структура (геология,
тектоника, глубинное строение и минерагения) / Отв. ред.
Л. В. Глушанин, Н. В. Шаров, В. В. Щипцов. Петрозаводск, 2011. 431 с.
Сушков П. А., Зиновьев В. Г., Митропольский И. А. и
др. Особенности нейтроно активационного анализа платины и РЗЭ в графитизированных породах // Золото Фенноскандинавского щита… С. 163–165.
Филиппов М. М. Шунгитоносные породы Онежской
структуры. Петрозаводск, 2002. 280 с.
Ханчук А. И., Нечаев В. П., Плюснина Л. П. и др. Благородные металлы в графитсодержащих горных породах
(новый тип) // Проблемы минерагении России. М., 2012.
С. 287–300.
Ханчук А. И., Плюснина Л. П., Руслан А. В. Новый генетический тип золотой минерализации в графитоносных
породах Приморья // Золото Фенноскандинавского щита… С. 176–179.
Mark A. van Zuilen, Daniel Fliegel, Richard Wirth et al.
Mineral-templated growth of natural graphite films // Geochim.
Cosmochim. Acta. 2012. Vol. 83. P. 252–262.