Автореферат Геохимические критерии выявления и оценки медно-порфирового оруденения в Баимской меднорудной зоне (Западная Чукотка)
реклама
На правах рукописи Сидорина Юлия Николаевна ГЕОХИМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ВЫЯВЛЕНИЯ И ОЦЕНКИ МЕДНО-ПОРФИРОВОГО ОРУДЕНЕНИЯ В БАИМСКОЙ МЕДНОРУДНОЙ ЗОНЕ (ЗАПАДНАЯ ЧУКОТКА) Специальность 25.00.09 – геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Москва – 2016 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова» Научный руководитель: кандидат геолого-минералогических наук, доцент Николаев Юрий Николаевич Официальные оппоненты: Соколов Сергей Валерьевич, доктор геолого-минералогических наук, заведующий отделом региональной геохимии ФГУП «ВСЕГЕИ» Волков Александр Владимирович, доктор геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией геологии рудных месторождений ИГЕМ РАН Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие «Институт минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов» (ФГУП «ИМГРЭ») Защита состоится 9 декабря 2016 года в 14 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 501.002.06 при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, корпус «А», аудитория 415. С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале Отдела диссертаций Фундаментальной библиотеки МГУ имени М.В. Ломоносова (Москва, Ломоносовский проспект, д. 27) и на сайте http://istina.msu.ru/dissertations/ 27645738/. Автореферат разослан 10 октября 2016 года. Ученый секретарь диссертационного совета, доктор геолого-минералогических наук Киселева И.А. Введение Актуальность темы. В мире основная масса меди добывается из меднопорфировых месторождений, которые к тому же являются важнейшим источником молибдена, золота, серебра, рения, теллура и элементов платиновой группы. Россия замыкает семерку ведущих мировых продуцентов меди, но структура сырьевой базы нашей страны заметно отличается от мировой: большая часть меди добывается из руд сульфидных медно-никелевых и медноколчеданных месторождений. Однако, после детальной разведки медно-порфирового месторождения Песчанка и подсчета там запасов в количестве 3,73 млн т меди, 98 тыс. т молибдена, 234 т золота, 2 тыс. т серебра значимость этого геолого-промышленного типа в российской сырьевой базе должна возрасти. Высокие перспективы наращивания запасов меди и попутных компонентов таит в себе Баимская металлогеническая зона, в пределах которой расположено месторождение Песчанка. Геохимические поиски — один из самых распространенных и эффективных методов выявления медно-порфирового оруденения. В то же время определение перспективности медно-порфировых объектов по геохимическим данным на поисковой стадии геологоразведочных работ является нетривиальной задачей. В результате гипергенных процессов, в зависимости от климатических и ландшафтных условий, в зоне гипергенеза происходит перераспределение главных и второстепенных рудных элементов, что оказывает влияние на результаты количественной оценки их содержаний в рудах и ресурсов по вторичным ореолам. В основе прогноза оруденения на глубину лежат характеристики эндогенной зональности оруденения. Поскольку медно-порфировые, или порфирово-эпитермальные, системы, как правило, являются полистадийными и помимо медно-порфирового оруденения могут продуцировать еще несколько типов сопутствующей минерализации, выявление геохимической зональности каждой отдельной порфирово-эпитермальной системы (ПЭС) требует индивидуального и комплексного подхода (интеграции геохимических, минералогических, термобарометрических и др. данных). В связи с вышесказанным, предложенное в настоящей работе решение поставленных вопросов выявления, оценки и прогноза на глубину меднопорфирового и сопутствующего оруденения, определяет работу как актуальную. Работа направлена на совершенствование методов геохимических поисков, повышение их информативности и экономической эффективности. Цель работы — разработка геохимических критериев выявления и оценки медно-порфирового и сопутствующего оруденения по вторичным ореолам рассеяния применительно к ландшафтам Западной Чукотки и прогноза его распространения на глубину на основе исследования эндогенной зональности оруденения (на примере объектов Баимской меднорудной зоны). Основные задачи: расчет параметров геохимического фона и вторичных ореолов рассеяния главных элементов и элементов-спутников минерализации ПЭС, изучение структуры аномальных геохимических полей (АГХП); 1 определение критериев выявления медно-порфировых штокверков и тел золото-серебряных руд по вторичным ореолам рассеяния; разработка и апробация технологической схемы геохимических поисков с использованием полевого рентгенофлуоресцентного анализа; определение коэффициентов остаточной продуктивности меди, молибдена и золота в различных элементарных ландшафтах; изучение распространения и параметров зоны окисления эталонных медно-порфировых штокверков; исследование геохимической зональности оруденения; определение показателя зональности, позволяющего провести оценку уровня эрозионного среза слабоизученных объектов Баимской зоны; оценка перспективности АГХП с использованием полученных критериев. Фактический материал и методы исследований. В основу работы положены результаты геохимических поисков, проведенных сотрудниками кафедры геохимии и ООО «Геохимпоиски СВ» на участках Баимской меднорудной зоны в 2009–2011, 2013, 2015 гг. (с 2010 г. — с участием автора). Полевые работы включали литохимическую съемку по вторичным и первичным ореолам, поисковые маршруты, опытно-методические работы по определению коэффициента остаточной продуктивности вторичных ореолов (последнее — с непосредственным участием автора). Аналитическая база включала протоколы: 1) полевого рентгенофлуоресцентного (XRF) анализа и химико-спектрального анализа на золото 20 тысяч литохимических проб; 2) приближенно-количественного атомно-эмиссионного анализа (ПКСА) на 22 элемента и химико-спектрального анализа на золото 5,5 тысяч литохимических проб; 3) ICP-MAES анализа на 40 элементов и пробирного анализа с атомно-абсорбционным окончанием на золото литохимических проб, отобранных для определения коэффициента остаточной продуктивности (305 проб), штуфных (734), бороздовых (8 тыс.) и керновых (81 тыс.) проб. В базу данных канав и скважин вошло кодированное полевое минералогическое описание опробованных интервалов, выполненное сотрудниками ЗАО «Сибгеоконсалтинг» (г. Красноярск). Экспрессный XRF анализ на спектрометрах Niton XL3t900 и FXL-950 проводился автором в составе коллектива полевой лаборатории. Остальные исследования химического состава проб выполнялись сотрудниками лабораторий: Центральной комплексной лаборатории прикладной геохимии ОАО «Александровская опытно-методическая экспедиция» (г. Александров Владимирской области) и «Стюарт Геокемикл энд Эссей» (г. Москва). Обработка геохимических и минералогических данных состояла в формировании базы первичных данных; пространственно-статистической обработке, в том числе для определения параметров фона и минимальноаномальных содержаний элементов; картографировании геохимических данных в пакете программ ArcGIS от ESRI (США); определении статистических параметров выборок, соответствующих зонам АГХП; при исследовании геохимической зональности применялся факторный анализ в программе 2 Statistica (США), ряд геохимической зональности получен с использованием программы «НЮ-2» (разработана на кафедре геохимии МГУ). Научная новизна. Автором определены закономерности строения и состава АГХП, в том числе пространственного распределения основных ассоциаций рудных элементов во вторичных ореолах и их связь с оруденением разных стадий развития ПЭС Баимской зоны. Разработаны критерии выделения ядерных частей АГХП, соответствующих промышленному и перспективному медно-порфировому и эпитермальному золото-серебряному оруденению. Изучены параметры зоны окисления медно-порфировых штокверков и особенности формирования вторичных ореолов оруденения: показано, что по сравнению с первичными рудами вторичные ореолы главных элементов ослаблены. Установлены значения коэффициентов пропорциональности, позволяющие проводить оценку содержаний меди в первичных рудах по ее концентрациям во вторичных ореолах в различных элементарных ландшафтах. Разработана двухуровневая модель вертикальной геохимической зональности эталонной Находкинской ПЭС, предложены показатели зональности для оценки эрозионного среза ПЭС и молибден-медно-порфировых штокверков. Практическая значимость. Разработана и внедрена в практику современная технология поисков медно-порфирового и сопутствующего оруденения с применением экспрессного XRF анализа и ГИС при картографировании результатов, позволяющая в течение одного полевого сезона выявлять и оконтуривать потенциальные рудные тела и заверять полученные результаты канавами и поисковым бурением. В результате литохимических поисков по вторичным ореолам рассеяния в Баимской меднорудной зоне уточнены контуры известных и локализованы ранее не известные молибден-медные штокверки в вулкано-терригенных образованиях юры. Полученные данные дают основание также прогнозировать слабоэродированную Светлинскую ПЭС, где может быть обеспечен прирост ресурсов молибден-медного и золото-серебряного оруденения. Проведенными работами доказывается, что дополнительным резервом прироста запасов оруденения в Баимском меднорудном районе может являться погребенное оруденение в долинах рек. Подтверждением этого служит выявленный ранее Северный штокверк месторождения Песчанка и новый штокверк в долине руч. Правый Светлый (Светлинская ПЭС), выделенный по результатам опробования первичных ореолов и вскрытый старателями артели «Луч» (г. Билибино) при отработке полигона россыпной золотодобычи. В результате работ на участке Весенний (месторождении Весеннее) геохимически обоснованы, а затем подтверждены бурением прямые признаки пересечения золото-серебряными жильно-прожилковыми зонами меднопорфировых руд штокверкового типа на глубоких горизонтах, что является принципиальным для дальнейшего прироста запасов меди в Баимской зоне. Уточнен ресурсный потенциал Баимской зоны. С применением разработанных критериев по оценке содержаний меди в рудах по содержаниям во вторичных ореолах сделан прогноз качества руд выделенных объектов. Сравнение прогнозных оценок содержаний с цифрами средних концентраций, 3 полученных при расчете разведанных запасов и ресурсов, показывает эффективность подхода, но требует уточнений. Защищаемые положения: 1. Определены параметры и особенности формирования вторичных ореолов в Баимской меднорудной зоне. Установлен фрагментарный характер развития зоны окисления на объектах медно-порфирового оруденения и предложен коэффициент, дополнительный к коэффициенту остаточной продуктивности, позволяющий учесть перераспределение меди в зоне окисления меднопорфировых штокверков при оценке содержаний в рудах по концентрациям во вторичных ореолах. 2. Установлены геохимические ассоциации в составе первичных ореолов, соответствующие основным минеральным парагенезисам рудоносных образований порфирово-эпитермальных систем: 1) FeMnAu — золотосодержащей пиритовой минерализации порфировой стадии; 2) MoCu — халькопирит-молибденитовой порфировой стадии; 3) BiCuSe — борнитовой порфировой стадии; 4) SbAsCuSe — блекловорудной переходной стадии; 5) ZnPbCdMnAgAu — серебро-полиметаллической субэпитермальной и эпитермальной стадий; 6) TeAuSeAg — золото-теллуридной минерализации эпитермальной стадии. 3. По распределению геохимических ассоциаций в первичных ореолах выявлена латеральная концентрическая зональность строения Находкинской порфирово-эпитермальной системы. Геохимические ассоциации, отвечающие Cu-Mo-Au-порфировому оруденению, образуют внутреннюю зону, сереброполиметаллической субэпитермальной — промежуточную, золото-серебряной эпитермальной — внешнюю приповерхностную. Предложен мультипликат AuAgTe/CuMoBiSe·1000, позволяющий разделить области развития эпитермальной золото-серебряной и молибден-медно-порфировой минерализации. 4. Определены геохимические показатели и , характеризующие вертикальную геохимическую зональность Находкинской порфирово-эпитермальной системы и медно-порфировых штокверков соответственно и позволяющие проводить оценку их эрозионного среза. Апробация работы. Результаты исследований были представлены на конференциях: международной конференции «Современное состояние наук о Земле» (Москва, 2011), XV и XVIII международных симпозиумах имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2011, 2014), конференции «Ломоносовские чтения» (Москва, 2011, 2013, 2014), международном молодежном научном форуме «Ломоносов» (Москва, 2013, 2015), 36-м и 37-м международных собраниях «Mineral Deposit Studies Group» (Лестер, 2013, Оксфорд, 2014), XI международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2013), VI всероссийской научно-практической конференции «Интерпретация и оценка разноранговых рудогенных геохимических аномалий в сложных ландшафтно-геологических условиях» (Москва, 2013), Третьей российской молодежной Школе с международным 4 участием «Новое в познании процессов рудообразования» (Москва, 2013), IV Всероссийской научно-практической конференции «Геология и минеральносырьевые ресурсы Северо-Востока России» (Якутск, 2014), 24-й международной конференции «Goldschmidt» (Сакраменто, 2014), Московской международной школе по наукам о Земле «ISES» (Москва, 2016), международной молодежной научно-практической конференции «Инновации в геологии, геофизике и географии» (Севастополь, 2016). По обсуждаемым в работе вопросам опубликовано 5 статей, в том числе 3 статьи в журналах из перечня, рекомендованного ВАК, и 17 тезисов докладов. Структура и объем работы. Диссертация объемом 175 страниц состоит из введения, 6 глав, заключения и 4 приложений. Содержит 35 рисунков, 30 таблиц и список литературы из 156 наименований. Благодарности. Автор благодарна всем, кто оказывал помощь и поддержку при выполнении работы, и прежде всего научному руководителю Ю.Н. Николаеву. Разносторонние консультации по вопросам минералогии и геологии объекта проводили И.А. Бакшеев и А.Ф. Читалин. Ценные комментарии по методике рентгенофлуоресцентного анализа и разъяснения по формам нахождения элементов в гипергенном поле получены от Т.Н. Лубковой. Полевой рентгенофлуоресцентный анализ литохимических проб проводился в разные годы в команде с Е.В. Нагорной, М.С. Котовой, Т.Н. Лубковой, Т.В. Поповой, И.В. Балыковой. В вопросах обработки данных автор консультировалась у И.А. Калько, А.В. Аплеталина, Е.Ю. Охапкиной. За рецензирование работы на этапе предварительной защиты автор благодарна С.А. Воробьеву. Отдельная благодарность — коллективу кафедры геохимии за поддержку в течение всего времени выполнения работы. Глава 1. Порфирово-эпитермальные системы ПЭС представляют собой рудно-магматические системы, приуроченные к магматическим дугам на конвергентных границах плит. Генетически они связаны с многофазным известково-щелочным магматизмом от среднего до кислого состава; практически на всех объектах проявлена порфировая фаза. ПЭС часто группируются в линейные тренды или изометричные кластеры. С образованием ПЭС тесно связано последовательное и зональное метасоматическое изменение вмещающих пород. Объем метасоматитов значительно превышает объем минерализованной зоны. Основная масса Cu±Mo±Au-порфировой минерализации ассоциирует с калиевыми и серицитовыми метасоматитами. В пропилитовых ореолах развиваются субэпитермальные (переходные к эпитермальным) Zn-Pb-Ag±Au жилы. Если в раме присутствуют карбонатные породы, то возможно формирование Cu±Au, Au или Pb-Zn-содержащих скарнов. К литокапам продвинутых аргиллизитов (вторичных кварцитов) часто приурочены эпитермальные Au-Ag±Cu±Pb±Zn месторождения HS и Zn-Pb-Ag±Cu±Au месторождения IS типов (классификация Hedenquist et al., 2000; Sillitoe, 2010, Мигачев и др., 2015). Прогрессивное понижение температуры системы одновременно с эрозией палеорельефа приводит к телескопированию и 5 частичному до полного замещению ранних метасоматитов и руд поздними, что определяет разнообразие типов рудно-метасоматической зональности ПЭС и геохимической зональности их первичных и вторичных ореолов. Мировая практика показывает, что геохимические поиски являются одним из наиболее эффективных методов выявления медно-порфировых и сопутствующих объектов, поскольку ПЭС образуют остаточные ореолы значительной площади (Sinclair, 2007, Sillitoe, 2013). Помимо первичной гипогенной, в строении сульфидных залежей формируется гипергенная минералого-геохимическая зональность, связанная с преобразованиями верхних горизонтов руд под действием поверхностной воды, обогащенной растворенным O2 (С.С. Смирнов, 1951). При окислении сульфидов и выносе металлов их концентрации существенно падают, и типоморфными минералами в зоне выщелачивания становятся гетит, ярозит, гематит. Часть мигрирующих металлов закрепляется в виде оксидов, карбонатов и сульфатов, маркирующих зону окисления. На восстановительном барьере ниже уровня грунтовых вод металлы осаждаются на первичных сульфидах с образованием халькозина, борнита и других минералов, которые определяют зону вторичного сульфидного обогащения (ВСО). Медь обладает исключительной способностью к образованию вторичных сульфидов, и ее обогащение по сравнению с первичными рудами может достигать трехкратного увеличения концентраций (Sillitoe, 2005). Обогащение Mo, Au, Ag в результате выветривания медно-порфировых месторождений не упоминается, хотя мобильные комплексы эти элементы образуют (John et al., 2010). На территории России выделено несколько вулканоплутонических поясов, перспективных на обнаружение медно-порфировых систем (Мигачев и др., 2015), среди них — Курьинский (Олойский) пояс, включающий Баимскую меднорудную зону с месторождением Песчанка. Планомерное изучение Баимской зоны началось в 1956 г. и изначально было связано с поиском коренных источников россыпного золота. Первые сведения о наличии медного оруденения относятся к началу 1960-х гг., а с 1971 г., когда IV Весенней поисково-оценочной партией было описано молибден-медное оруденение в пределах Находкинского штока монцодиоритового состава, на территории Баимской зоны начался следующий этап — поиски и оценка комплексных порфировых руд (например, Сокиркин и др., 1973ф, Сокиркин, 1977ф, Долинин и др., 1978ф, Сокиркин, Каминский, 1979ф, Шишаков и др., 1983ф, Каминский и др., 1984ф). Работы поисковооценочных партий и отрядов того периода касались прежде всего геологии месторождения Песчанка и Находкинского рудного поля, другие объекты (участки Лучик, Таллах) были исследованы в гораздо меньшей степени. Хотя геологическое строение и минералогия руд Баимской зоны освещены не только в фондовой, но и в опубликованной литературе (например, Мигачев и др., 1984, Каминский, 1987, 1989, Волков и др., 2006), сведения о геохимических характеристиках вторичных ореолов неполные. Не проведена типизация АГХП, свойственных комплексному оруденению ПЭС. Расчет коэффициентов остаточной продуктивности, существенно влияющих на оценку 6 прогнозных ресурсов, был выполнен предшественниками только для месторождения Песчанка и участка Лучик, представляющим лишь некоторые ландшафтные обстановки развития медно-порфирового оруденения. Авторы многих отчетов указывают на перераспределение меди в приповерхностном горизонте штокверков, и поэтому необходимо детально изучить характеристики зоны окисления и установить следствия для оценки перспективности участков. И, наконец, имея последние результаты анализа на широкий круг элементов литохимических, сколковых, штуфных, бороздовых и керновых проб, отобранных как на эталонных, так и на перспективных участках, мы получаем возможность изучить геохимическую зональность ПЭС Баимской зоны. Подспорьем при решении этих задач становится комплексное использование результатов геологических наблюдений и современных минералогических и термобарометрических исследований, выполненных коллегами. Глава 2. Общая характеристика объекта исследования Баимская меднорудная зона находится в Билибинском районе Чукотского автономного округа в бассейне среднего течения р. Большой Анюй. Территория представляет собой тундрово-таежные области с сочетанием средне- и низкогорных ландшафтов и развитием многолетнемерзлых пород. Баимская зона расположена в юго-восточной части Олойского металлогенического пояса, который контролировался одноименной островодужной системой. В геологическом строении широко представлены позднеюрские туфогенно-терригенные отложения, прорванные интрузивными и субвулканическими телами нескольких магматических комплексов: баимского J3b габбро-долеритового, весеннинского K1vs гранодиоритового, егдыгкычского K1e габбро-монцонит-сиенитового, омчакского K1o гранодиоритового. Практически все известные Cu±Mo±Au-порфировые рудопроявления связаны со второй фазой егдыгкычского K1e комплекса, представленной телами кварцевых монцонитов, кварцевых монцодиоритпорфиров и монцодиорит-порфиров, которые, помимо локального распространения в пределах крупного Егдыгкычского K1e массива, прорывают Верхне-Баимский K1vs массив в верхнем течении р. Баимка. Развитие егдыгкычского K1e комплекса сопровождалось калиевыми, пропилитовыми, кварц-серицитовыми и аргиллизитовыми изменениями пород. Медно-порфировое оруденение связано с обширной зоной калишпатового и кварц-серицитового метасоматоза. В структуре района определяющую роль сыграл магмоконтролирующий Анюйский разлом, пересекающий территорию в север-северо-западном направлении, и его ответвления — Егдыгкычский и Баимский разломы. Также широкое распространение получили разрывные нарушения северо-восточного простирания. Рудопроявления находятся в зоне влияния разломов. По минеральному составу и результатам изучения газово-жидких включений (Николаев и др., 2016) рудная минерализация Баимской зоны относится к нескольким типам: молибден-медно-порфировому, 7 субэпитермальному полиметаллическому, IS и LS эпитермальным благороднометальным, гипергенному. Наиболее изученными, как с поверхности, так и бурением на глубину, являются месторождение Песчанка и Находкинское рудное поле. В представленной работе исследования велись также на участках Лучик, Топь, Егдыгкыч, Куст, Северная, Западная и Восточная Песчанка, Таллах, Омчак. Месторождение Песчанка располагается в юго-восточной части Егдыгкычского K1e массива. Биотит-кварц-калишпатовые метасоматиты преобладают по объему и рассечены зонами филлизитов. Медно-порфировое оруденение представлено прожилково-вкрапленными рудами с борнитом, халькопиритом, пиритом, в приповерхностной части замещенными вторичными минералами меди. В борните установлено высокое содержание золота. Второстепенными рудными минералами являются блеклые руды и молибденит. С кварц-карбонатными прожилками связана субэпитермальная полиметаллическая ассоциация с галенитом, сфалеритом, халькопиритом, блеклыми рудами. В халькопирите обнаружены выполненные самородным золотом и гесситом трещины (Марущенко и др., 2015; Николаев и др., 2016). На месторождении выделяют Главный, Центральный и Северный штокверки. Находкинское рудное поле включает участки III Весенний, Малыш, Находка, Прямой и Весенний. В геологическом строении рудного поля доминирует Верхне-Баимский гранодиоритовый K1vs массив, который секут лакколито- и лополитоподобные тела K1e диорит-порфиритов, монцодиоритпорфиров, монцодиоритов. Особенностью рудного поля является преобладание кварц-серицитовых метасоматитов над кварц-калишпатовыми, спорадическое развитие аргиллизитов и вторичных кварцитов, а также широкое распространение марганцевых гипергенных минералов. Молибден-медно-порфировая минерализация представлена штокверками кварцевых и кварц-карбонатных прожилков с халькопиритом, борнитом, блеклыми рудами и молибденитом. Золото в этом типе руд связано с халькопиритом и борнитом. Субэпитермальное полиметаллическое оруденение представлено сульфид-карбонат-кварцевыми жилами и прожилками. Главными рудными минералами являются галенит и сфалерит при подчиненных халькопирите и теннантите–тетраэдрите и редких энаргите, гессите, низкопробном самородном золоте (Бакшеев и др., 2014). Эпитермальные золото-серебряные руды представлены IS типом и главным образом сосредоточены в пределах месторождения Весеннее. Рудные тела представлены кварц-карбонат-полисульфидными жилами, жильными зонами северо-восточного простирания и тонкопрожилковыми штокверками. Руды сложены высокомышьяковистым пиритом, сфалеритом, галенитом, халькопиритом, блеклыми рудами, самородным золотом, электрумом и гесситом; редкие минералы — штютцит, пирсеит, акантит. Низкопробное самородное золото и электрум образуют вростки и трещины в пирите, галените, блеклых рудах и тесные срастания с гесситом (Бакшеев и др., 2014). Сколковым опробованием плотика полигона отработанной россыпи (Николаев, 2011ф), а 8 затем и бурением было установлено наличие медно-порфирового штокверка на глубоких горизонтах месторождения Весеннее. На участках медно-порфирового оруденения развита маломощная зона вторичного сульфидного обогащения с ковеллином, ярровитом, идаитом, минералами группы халькозина и самородной медью. В гипергенных условиях развиваются сульфаты и фосфато-сульфаты Cu, Al, Fe: брошантит, купроалюминит, антлерит, хотсонит, алюминит, ярозит. Карбонатные минералы распространены существенно меньше и представлены азуритом, сидеритом и родохрозитом. Обилие карбонатов, обогащенных Mn, привело к формированию вадов (оксиды и гидроксиды Mn) (Нагорная, 2013). Глава 3. Методика исследований Полевые исследования проводились в соответствии с «Инструкцией по геохимическим методам поисков...», 1983 и включали: литохимическую съемку по вторичным ореолам рассеяния (по сетям 200×100, 100×50, 100×20 м) и по первичным ореолам (сеть 50×50 м); поисковые маршруты с отбором штуфных проб; опытно-методические работы по определению коэффициента остаточной продуктивности (опробование бортов канав с шагом 20 м). Для подготовки проб рыхлых отложений к аналитическим работам материал был просушен и просеян через сито с размером отверстий 1 мм. Горнопроходческие и буровые работы осуществила ООО «Восточная буровая компания» (г. Хабаровск). Геологическую документацию и опробование выполнили сотрудники ЗАО «Сибгеоконсалтинг» (г. Красноярск). Определение химического состава проб проводилось методами: полевым рентгенофлуоресцентным (подробнее в главе 4), приближенно-количественным атомно-эмиссионным спектральным, химико-спектральным на золото, мультиэлементным атомно-эмиссионным с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MAES) с двумя видами пробоподготовки (разложение смесью четырех кислот; для проб с Cu > 1% — повторный анализ после окислительного разложения с HBr), пробирным с атомно-абсорбционным окончанием на золото. XRF-анализ проводился автором работы в составе временной полевой лаборатории. ПКСА и химико-спектральный анализ на золото выполнен сотрудниками Центральной комплексной лаборатории прикладной геохимии ОАО «Александровская опытно-методическая экспедиция» (г. Александров Владимирской области). ICP-MAES и пробирный анализ на золото проходил в лаборатории «Стюарт Геокемикл энд Эссей» (г. Москва). После формирования базы первичных геохимических и минералогических данных обработка велась по стандартной методике (Соловов, 1990). Были определены фоновые Cф и минимально-аномальные CA содержания и установлены корреляционные связи между концентрациями элементов. Геохимическое картографирование проводилось в пакете программ ArcGIS от ESRI (США): были составлены моноэлементные карты, на основе 9 которых проведено выделение АГХП и отдельных зон в их структуре. Зоны были охарактеризованы типоморфной геохимической ассоциацией (согласно ранжированным рядам коэффициентов концентрации KC), площадными P и удельными q продуктивностями главных рудных элементов (Cu, Mo, Au). Поскольку медно-порфировые штокверки с точки зрения геохимических поисков являются мощными залежами, коэффициент остаточной продуктивности k определялся через отношение содержаний во вторичном ореоле Сmax и в соответствующем рудном пересечении по канаве Cр по формуле k = Cmax/Cр (Дубов, 1974; Справочник, 1990). В главе 5 обосновано использование (дополнительно к классическому коэффициенту остаточной продуктивности) коэффициента пропорциональности k0 между содержаниями элементов в окисленных рудах Cизм, вскрытых канавами и приповерхностными интервалами скважин, и в первичных неизмененных рудах Сперв (k0 = Cизм⁄Cперв). Тогда коэффициент пропорциональности между содержаниями металла во вторичном ореоле и руде приобретает вид K = k0×k. При исследовании геохимической зональности использованы результаты факторного анализа исходных геохимических данных в программе Statistica (США). С применением программы «НЮ-2» (разработана на кафедре геохимии МГУ) получены ряды вертикальной геохимической зональности. Входными данными послужили средневзвешенные концентрации элементов на различных уровнях оруденения (объекты разделены на блоки мощностью 50 м). Глава 4. Технология поисков медно-порфирового и сопутствующего оруденения в условиях Северо-Востока России При геохимических поисках по вторичным ореолам на участках Баимской зоны с 2010 г. использовались рентгенофлуоресцентные анализаторы Niton XL3t900 и FXL-950, изготовленные ThermoFisher Scientific (США). В схеме приборов участвует серебряный анод рентгеновской трубки, на которую подается напряжение до 50 кВ, что определяет широкий круг анализируемых элементов — от Mg до U. Для регистрации излучения служит SDD детектор с разрешением 200 эВ и скоростью счета до 200 000 импульсов в секунду, что позволяет эффективно разделять сигналы на разных энергетических уровнях. Достаточная длительность съемки образца в 2 минуты определяет экспрессность анализа. Питание происходит от аккумуляторной батареи (время непрерывной работы — не менее 6 ч) или от сети. Niton XL3t900 весит 1,3 кг и может свободно применяться в полевых условиях. Для использования анализаторов при поисках медно-порфировой и сопутствующей минерализации рассматривались возможности приборов для выявления в почвах аномалий рудных элементов — Cu, Mo, Ag, As, Sb, Pb, Zn, а также Mn, Fe, S, K, Ca, образующих аномальные поля в области развития марганцевых вторичных минералов (сопутствующих эпитермальному IS оруденению), пиритизации, серицитизации, карбонатизации. Золото не входит в этот список, так как заведомо известно, что чувствительности анализа рассматриваемыми спектрометрами недостаточно для определения содержаний золота в рыхлых отложениях. 10 Исходя из поставленной задачи, оценивалась точность (правильность и воспроизводимость) результатов анализа, уточнялись нижние пределы обнаружения элементов в природной матрице. В работе приведены результаты тестирования Niton FXL-950; для Niton XL3t900 показатели схожие. Точность оценивалась по набору из 25 стандартов, химический состав которых может быть соотнесен с составом фоновых и контаминированных почв и руд ПЭС. Для приоритетных элементов установлена значимая корреляция между найденными и опорными концентрациями, что свидетельствует о низкой систематической ошибке (высокой правильности) анализа на Niton FXL-950. Воспроизводимость измерений высокая: относительное стандартное отклонение (случайная погрешность) составляет менее 10% для стандартов, в которых содержания главных элементов на уровне или превышают минимально-аномальные во вторичных ореолах. Исключение составляет серебро: чувствительность анализа позволит с низкой ошибкой определять концентрации выше 10 г/т. Результаты XRF анализа сравнивались с данными прецизионного и часто применяемого при геохимических поисках ICP-MAES анализа по крупной выборке, которую составили пробы рыхлых отложений, отобранные на Бургахчанской площади (на юг от Баимской зоны), где представлена минерализация Au-Ag-полиметаллической, золото-кварцевой и меднопорфировой формаций. Значимая корреляция между результатами двух методов анализа отражена в коэффициентах Пирсона, близких единице (от 0,77 до 0,99 при размере выборок для различных элементов от 26 до 2935) и превышающих критическое. По имеющейся аналитической базе по стандартам и литохимическим пробам возможно указать минимальное содержание, определяемое анализаторами Niton в матрице, отвечающей рудным гидротермальным образованиям и производным по ним рыхлым отложениям (табл. 1). Нижние пределы обнаружения элементов спектрометрами Niton позволяют проводить оценку параметров фона и выделять слабые аномалии во вторичных ореолах на уровне CA1 = Cф·ε или CA1 = Cф + s следующих элементов: Cu, As, Pb, Zn, Mn, Fe, S, K, Ca. Нижние пределы обнаружения Mo и Sb позволяют выделять аномалии на уровне CA3 = Cф·ε3. Для картирования вторичных и первичных ореолов Ag и Au чувствительности экспрессного XRF-анализа недостаточно и требуется повторять анализ прецизионными методами. Табл. 1. Пределы обнаружения Cmin главных элементов спектрометром Niton FXL-950 и их фоновые Cф и минимально-аномальные CA1, CA3 концентрации во вторичных ореолах Баимской зоны Cu Mo Ag As Sb Pb Zn Mn Fe S K Ca Х.э. г/т % Сmin 9 3 4 6 10 5 10 55 (≤0,63) 0,01 (≤0,03) (≤0,01) Cф 32 2 0,09 11 10 16 52 310 3,70 0,04 1,30 0,50 CA1 45 3 0,20 15 13 28 97 459 4,40 0,06 1,53 0,77 CА3 90 8 0,60 30 20 86 333 1007 5,80 0,11 2,00 1,30 11 Технологическая схема геохимических поисков, апробированная на участках Баимской зоны в современный период ее изучения, включала этапы: 1. Литохимическая съемка по вторичным ореолам по сети 200×100 м. По сравнению с опробованием по сетям 500×100 м, 100×100 м, 100×50 м обладает рядом преимуществ: достаточная детальность съемки, позволяющая локализовать потенциальный рудный штокверк, установить морфологию его выхода на поверхность. Диктуемые сетью плотность и объем пробоотбора позволяют в течение полевого сезона покрывать съемкой площади в первые сотни км2, что соответствует опробованию с поверхности трех-четырех ПЭС. 2. Экспрессный XRF анализ на спектрометрах Niton. Пробоподготовка состояла в просушивании и просеивании через сито Ø1 мм материала проб. Для анализа около 10 г просеянной фракции помещались в пластиковые кюветы с дном из майларовой пленки толщиной 6 мкм. Время анализа одной пробы — 120 секунд (в режиме Mining). Контроль работы приборов осуществлялся ежедневной съемкой стандартов; ряд проб подвергался повторному анализу. При использовании одного анализатора за полевой сезон в условиях Западной Чукотки удавалось получить данные о составе порядка 8 тысяч литохимических проб. 3. Построение моноэлементных геохимических карт в ГИС-программах для локализации аномалий главных рудных элементов. 4. Заверка выявленных аномалий в поисковых маршрутах, проходкой разведочных канав или бурением скважин (в тот же полевой сезон). Глава 5. Геохимические критерии выявления и оценки Cu-порфирового и сопутствующего оруденения по вторичным ореолам рассеяния 5.1. Гипергенное геохимическое поле порфирово-эпитермальных систем По результатам литохимической съемки по вторичным ореолам на территории Баимской зоны выделено 10 ПЭС (с севера на юг): Юряхская, Топь, Егдыгкычская, Западнопесчанкинская; Песчанкинский кластер с Кустовской, Песчанкинской, Таллахской ПЭС; Находкинская, Светлинская и Омчакская. ПЭС имеют эллипсовидные очертания и в среднем занимают площадь 30 км2. Контур ПЭС может быть соотнесен с контуром рудного поля. В работе основное внимание уделено Находкинской ПЭС, как одной из наиболее изученных, продуктивных, а также, как будет показано далее, развитой и сохранившейся в Баимской зоне. АГХП Находкинской ПЭС выделено по данным детальной литохимической съемки масштаба 1:10 000, дополненной с юга съемкой масштаба 1:25 000. Состав элювио-делювия определен экспрессным XRF и химико-спектральным анализом на золото. Геологическое строение территории приведено в главе 2. Во вторичных ореолах высококонтрастные аномалии большой площади образуют Au, Cu, Mo, Pb, As, Mn, Zn (по убыванию KC), в аномальных концентрациях присутствуют Cd, Ag, Sb. Из макроэлементов слабые аномалии присущи S, P, Fe, Al, Si, K. 12 По степени корреляции между содержаниями в рыхлых отложениях рудные и петрогенные элементы формируют две группы, внутри которых существуют ассоциации с более тесными связями (выделены скобками): 1) (Cu, Mo) – (P) — соответствует геохимической специализации вторичных ореолов правобережья р. Баимки, где сконцентрировано большинство меднопорфировых штокверков Находкинского рудного поля; 2) (Pb, Zn, Mn, Au) – (Ba, K, Al, Si) – (As, S, Fe, Ag, Sr) – (Ca) — отвечает составу гипергенного поля Au-Ag-полиметаллического оруденения, доминирующего в западной аномальной зоне на левом берегу р. Баимки. Принципиальным отличием между АГХП двух типов — меднопорфирового и золото-серебряного — является характер связей между Cu, Mo и Au. На объектах медно-порфировой минерализации во вторичных ореолах проявлена корреляция меди и молибдена и к ним склоняются золото и серебро в составе группы (Fe, S, Ag, Au, As), а полиметаллы образуют обособленную ассоциацию. Для рыхлых отложений участка Весенний характерна отстраненность золота от других рудных элементов, медь при этом не образует устойчивой группы с молибденом, а тяготеет к свинцу и цинку. В строении АГХП Находкинской ПЭС выделяются зональные структуры (рис. 1). Критерии выделения зон АГХП приведены в табл. 2 и использованы для картирования АГХП прочих участков Баимской зоны. На территории Баимской зоны выделено 55 ядер АГХП медно-порфирового типа и 10 — золото-серебряного. Как правило, они ассоциируют с зонами дробления и трещиноватости в областях заложения разрывных нарушений северо-западного и северо-восточных направлений в монцонитах, монцодиоритах и других породах егдыгкычского K1e комплекса и их экзоконтактах. Нами также выявлены ранее неизвестные структуры медно-порфирового типа в J3 вулканитах без видимой привязки к телам егдыгкычского комплекса (Светлинская ПЭС). Состав медно-порфировых ядерных зон меняется от простого, когда в геохимической ассоциации с повышенными KC представлены только главные элементы руд — Cu, Mo, Au —, до усложненного, когда к основным металлам добавляются Pb, Zn, As, Mn. Второй вариант соответствует наложению субэпитермальной и/или эпитермальной полисульфидной минерализации на объем медно-порфировых руд. Полиметаллы, как правило, присутствуют в составе промежуточных зон в концентрациях не ниже, чем в ядерных. Среди геохимических ассоциаций, характерных для ядер меднопорфировых АГХП, выделяются группы: 1) с преобладанием в геохимическом спектре Cu над прочими элементами; 2) с преобладанием Mo над Cu; 3) с доминированием Au в составе вторичных ореолов. Первая группа интерпретируется как соответствующая гипергенному полю рядовых халькопирит-пиритовых медно-порфировых руд (выявлены в составе каждой продуктивной ПЭС). Вторая группа ассоциаций отражает состав вторичных ореолов молибден-медно-порфировых штокверков (штокверки Малыш, Прямой Находкинской ПЭС). Третий тип ассоциаций при низких коэффициентах концентрации Cu (KC < 12) соотносится с составом вторичных ореолов бедных 13 Внеш– няя Проме– жуточная Ядерная Зона Рис. 1. Строение АГХП Находкинской ПЭС Табл. 2. Геохимические критерии выделения зон АГХП Cu-порфировый Au-Ag тип Чему соответствует тип АГХП АГХП Прежде всего Cu±Mo-порфировые штокверки Неразобщенный Cu ≥ 500 г/т; или жильно-прожилковые зоны контур Mo ≥ 30 г/т, кварц-сульфидного состава с Au 0,1–≥1 г/т Au ≥ 0,1 г/т Au-Ag минерализацией Прежде всего метасоматиты с прожилковой Cu 300–500 г/т; Au 0,1–0,3 г/т, сульфидной минерализацией Mo 10–30 г/т, Pb ≥ 300 г/т (непромышленное либо слепое Au 0,01–0,1 г/т промышленное оруденение) Слабые аномалии Cu, Au, Pb, Zn Слабые аномалии Au, Pb, Zn, Cu 14 рассеянная минерализация в пропилитизированных породах медно-порфировых руд с повышенными относительно обычных концентрациями Au (Юряхская ПЭС). Случай одновременно высоких степеней концентрации Au и Cu соответствует богатым золото-медно-порфировым рудам (штокверк Главный месторождения Песчанка). Площадная продуктивность медно-порфировых ядер меняется от n·1 000 м2% Cu в мелких структурах до n·100 000 м2% над известными штокверками месторождения Песчанка и штокверком III Весенний. Половина медного потенциала заключено во внешних и промежуточных зонах АГХП. Ядерные зоны АГХП золото-серебряного типа не получили широкого развития на территории Баимской зоны. Единственным ярким представителем этого типа стало аномальное поле месторождения Весеннее. 5.2. Оценка содержаний полезных компонентов в рудах по их содержаниям во вторичных ореолах в условиях гипергенного рассеяния Оценка ожидаемых содержаний элементов в рудах по их содержаниям во вторичных ореолах в поисковой геохимии рассматривается как обратная задача, которая редко используется на практике, хотя и имеет решение для мощных рудных тел и тел простой формы (Соловов, 1985). При этом содержание металла в руде является не менее важным параметром инвестиционной привлекательности объекта, чем масштаб запасов. Определение коэффициента остаточной продуктивности для характеристики перераспределения элементов в зоне гипергенеза проводилось на месторождении Песчанка и участках Находкинской рудного поля. Рыхлые отложения были опробованы вдоль бортов 15 канав в различных ландшафтных обстановках. Для характеристики рудного субстрата полотно канав было опробовано бороздой сотрудниками ЗАО «Сибгеоконсалтинг» (г. Красноярск). Пробы проанализированы методами ICP-MAES на 40 элементов и пробирным с атомно-абсорбционным окончанием на золото. Сопоставление результатов сопряженного опробования рыхлых образований и коренных пород свидетельствует о влиянии ландшафтных обстановок на перераспределение рудных элементов в зоне гипергенеза. В лесотундровом ландшафте северной части месторождения Песчанка установлены слабый вынос из вторичных ореолов Cu (k = 0,48–0,85), As (0,71– 0,94), отсутствие сколь-либо существенного накопления–выноса Mo (0,89-1,01) и обогащение вторичных ореолов Pb (1,42–1,94), Zn (1,18–1,34). В горнотундровых ландшафтах юга месторождения проявлены слабый вынос Cu (0,74–0,88), As (среднее 0,88), Ag (0,68–0,81), нейтральное поведение Au (0,85– 1,04), Zn (0,91–1,12), незначительное обогащение Mo (среднее 1,22), Sb (1,44– 2,00) и сильное обогащение Pb (1,95–2,67). Практически во всех элементарных ландшафтах Находкинского рудного поля происходит вынос Cu и Ag (kCu = 0,56–0,63, kAg = 0,73–0,78), кроме обстановки крутых осыпных склонов (kCu = 1,05–1,07, kAg = 1,57–1,76). Выявлены слабое накопление Au (среднее 1,11) и Pb (1,30–1,32), более интенсивное накопление Sb (1,47–1,55), нейтральное поведение Mo (среднее 1,05), As (0,83–1,21), Zn (среднее 1,07). 15 Таким образом, важнейшей особенностью формирования остаточных ореолов медно-порфирового оруденения в лесотундровых ландшафтах плоских водоразделов, пологих склонов и склонов средней крутизны, доминирующих в Баимском районе, является выщелачивание из рыхлых образований Cu и Ag. Примечательно, что вторичные ореолы меди богатого Главного штокверка месторождения Песчанка обедняются в меньшей степени по сравнению с ореолами рядовых руд штокверков Центральный, Находка и Прямой. Возможно, это связано с преобладанием минеральной формы нахождения меди (карбонаты, сульфаты, силикаты) над другими подвижными (Лубкова и др., 2015). Сопутствующие элементы либо не подвержены перераспределению (Mo, Au, As, Zn), либо характеризуются слабым накоплением во вторичных ореолах (Sb, Pb). На не закрепленных лесотундровой растительностью крутых склонах выщелачивание рудных элементов не наблюдается вовсе в связи с быстрым обновлением вторичных ореолов в результате эрозии. На участках развития золото-серебряного оруденения в средних частях склонов установлено незначительное обогащение вторичных ореолов золота (k = 1,32), в нижних частях — существенное (2,57), вследствие падения скорости перемещения материала и начала освобождения золота из кварца с формированием делювиальных россыпей. Показано, что некоторые спутники золота — Ag, As, Cu, Pb — слабо обогащают вторичные ореолы (1,00–1,64), и только для Zn характерен вынос из профиля выветривания (0,53–0,96). Закрепление металлов во вторичных ореолах, вероятно, в результате гидролиза их сульфатов и снижения растворимости находит отражение в низких концентрациях микроэлементов в составе вод, дренирующих месторождение (Лубкова и др., 2013). Обособленное поведение цинка объясняется его подвижностью в широком диапазоне pH. По данным химического анализа и документации керна скважин изучены характеристики зоны окисления медно-порфировых штокверков и составлена схема ее минералого-геохимической зональности (рис. 2). Приповерхностное преобразование руд приводит к смене (сверху вниз) зоны окисления и выщелачивания, зоны ВСО и зоны неизмененных первичных руд. На рисунке также приведены средняя мощность выделенных зон и наблюдаемые содержания меди по некоторым участкам. Зона окисления развита фрагментарно (связь с современной геоморфологией — уклоном, кривизной, экспозицией поверхностей — не установлена), однако, перераспределение элементов существенно: формирование зоны выщелачивания ведет к выносу 50% меди, содержащейся в первичных рудах, а обогащение в зоне ВСО происходит в 2–5 раз. В связи с этим предложен коэффициент пропорциональности k0 для оценки содержаний металлов в первичных рудах Cперв по содержаниям в измененных приповерхностных Cизм: k0 = Cизм/Cперв. Значения коэффициента k0 рассчитаны для каждой скважины (для безрудных скважин и скважин, в которых процесс окисления не проявлен, k0 принят равным 1) и сгруппированы по ландшафтной классификации, предложенной для коэффициентов остаточной продуктивности (табл. 3). 16 Рис. 2. Схема минералого-геохимической зональности медно-порфирового оруденения Баимской зоны, подверженнего гипергенным преобразованиям (показаны параметры зон для некоторых штокверков месторождения Песчанка и Находкинской ПЭС) Табл. 3. Коэффициенты пропорциональности между содержаниями Cu, Mo, Au во вторичных ореолах и неизмененных рудах медно-порфировых штокверков в ландшафтах Баимской зоны Cu Mo Au Элементарный ландшафт k k0 K = k×k0 k k0 K = k×k0 k k0 K = k×k0 Нижняя часть пологого склона 0,65 0,64 0,42 1,00 0,73 0,73 1,26 0,76 0,96 Нижняя часть склона средней крутизны 0,63 1,02 0,64 1,00 0,92 0,92 0,86 0,92 0,79 (рядовые руды, лесотундровый ландшафт) Нижняя часть склона средней крутизны 0,81 0,73 0,59 1,22 0,77 0,94 0,94 0,84 0,79 (богатые руды, горнотундровый ландшафт) Средняя часть склона средней крутизны 0,63 0,65 0,41 1,10 1,07 1,18 1,06 0,71 0,75 Осыпные участки крутых склонов 1,06 0,54 0,57 1,03 0,93 0,96 1,14 0,47 0,54 17 Полученные значения k0 Cu в диапазоне 0,54–0,73 свидетельствуют о тенденции к формированию зон выщелачивания по медно-порфировым штокверкам в основных ландшафтах месторождения Песчанка и Находкинской ПЭС. Только для нижних частей склонов средней крутизны в лесотундровом ландшафте установлено значение k0 Cu = 1,02: здесь, по-видимому, преобладающим субстратом для выщелачивания становится зона ВСО, выведенная на поверхность эрозией. Аналогичные расчеты для золота, которое, по минералогическим данным, находится в борните, реже в пирите и халькопирите, а также для молибдена свидетельствуют о менее значительном, но все же имеющем место выносе. Миграционная способность главных элементов, оцененная через интенсивность их перераспределения в зоне окисления, близка теоретической: Cu > Au > Mo. По значениям комбинированного коэффициента K = k×k0 сделан вывод о том, что вторичные ореолы Cu медно-порфировых штокверков ослаблены в среднем вдвое, Au — на четверть и для Mo ослаблены незначительно. 5.3. Первичная зональность оруденения Для изучения геохимической зональности оруденения Находкинской ПЭС использовались результаты ICP-MAES анализа на 40 элементов и пробирного анализа на золото керновых проб 175 скважин. Также привлекалось минералогическое описание, проведенное ЗАО «Сибгеоконсалтинг» при документации керна, где каждый интервал охарактеризован процентным содержанием главных рудных минералов. В первичном геохимическом поле высокую степень концентрации, помимо Cu, имеют Mo, Au, Pb, Zn, Ag, As, Cd, Mn, Sb (по убыванию KC), также в пробах выявлены аномальные содержания Bi, Se, Te. Пространственностатистические связи между элементами удалось эффективно охарактеризовать в терминах геохимических ассоциаций. Шесть факторов, или геохимических ассоциаций, было выявлено по результатам факторного анализа. Была установлена значимая корреляция между собственными значениями факторов и содержаниями сульфидов, на основании чего ассоциации были соотнесены с предполагаемыми стадиями оруденения (табл. 4). Табл. 4. Геохимические ассоциации в соответствии со стадиями оруденения Геохимическая Сульфиды П* Э Тип минерализации ассоциация F4 Fe(MnAu) Py** Au-порфировая пиритовая F6 Mo(Cu) Cpy, Mol Cu-Mo-порфировая F5 BiCu(Se) Bn, Cpy борнитовая F2 SbAs(CuSe) Fh блекловорудная F1 субэпитермальная и эпитермальная Sp, Ga ZnPbCdMnAg(Au) полиметаллическая F3 TeAuSe(Ag) Bn, Py, Sp эпитермальная Au-теллуридная * П — порфировый, Э — эпитермальный этапы; ** сокращения названий минералов: Bn — борнит, Cpy — халькопирит, Ga — галенит, Fh — блеклые руды, Mol — молибденит, Py — пирит, Sp — сфалерит 18 Замечу, что по геохимическим данным невозможно разделить субэпитермальное и эпитермальное полиметаллическое оруденение (фактор F1), однако для этой цели могут быть использованы минералогические признаки в составе сопряженных метасоматитов (Марущенко, 2015): на субэпитермальной стадии развивались турмалин-кварц-карбонатмусковит±фенгитовые метасоматиты, в то время как для эпитермальной характерны карбонат-кварц-иллитовые аргиллизиты с высокомарганцовистыми карбонатами и высокомышьяковистым пиритом. Положительная корреляция между значениями фактора F3 и содержаниями борнита, пирита и сфалерита (при отсутствии в документации сведений о минералах золота и серебра в связи с невозможностью их полевой диагностики) свидетельствует о пространственном наложении золотосеребряной минерализации на рудоносные образования продуктивной порфировой и субэпитермальной стадий. При этом состав ассоциации согласуется с результатами электронно-зондовых исследований, на основании которых выделен парагенезис золота с гесситом и петцитом и диагностированы фазы системы Ag–Te–Se (Нагорная, 2013). Значения факторов, средневзвешенные на длину скважин, использованы для построения схемы зональности Находкинской ПЭС в плане (рис. 3а). Рис. 3. Геохимическая зональность Находкинской ПЭС в плане (а — по геохимическим ассоциациям, б — по мультипликату) 19 Геохимическая структура рудного поля в плане имеет форму подковы, внутренняя часть которой считается фоновой. В обрамляющем аномальном поле внутренняя зона сформирована ассоциациями элементов продуктивных стадий Cu-Mo-порфирового этапа, а внешняя — геохимической ассоциацией Au-пиритовой минерализации. Ассоциации переходного и эпитермального этапов тяготеют к внешней зоне, хотя часто наложены и на внутреннюю. По значениям показателя AuAgTe/CuMoBiSe·1000 (рис. 3б) разделяются области развития эпитермальной золото-серебряной (значения мультипликата > 300) и молибден-медно-порфировой (< 10) минерализации. На фоне концентрической латеральной зональности Находкинского рудного поля, в целом соответствующей классическим схемам (Lowell and Guilbert, 1970), следует отметить, что контраст в рудной специализации лево- и правобережья р. Баимки вызван вертикальными пострудными движениями отдельных блоков, то есть различиями в эрозионном срезе участков. 5.4. Критерии оценки уровня эрозионного среза Согласно характеру распределения концентраций элементов, сульфидов и собственных значений факторов по скважинам Находкинской ПЭС и выявленным в программе «НЮ-2» рядам зональности предложено два условно монотонно убывающих с глубиной показателя зональности (рис. 4). Рис. 4. Минералого-геохимическая модель оруденения Находкинской ПЭС и изменение значений показателей зональности с глубиной (а —степень сохранности ПЭС: гл/э — глубокоэродированная, ср/э — среднеэродированная, слабо/э — слабоэродированная; б — срез медно-порфирового оруденения: н/р — нижнерудный, ср/р — среднерудный, в/р — верхнерудный, над/р — надрудный) Показатель AgPbZn/CuBiMo применим для оценки сохранности ПЭС. Геохимическая ассоциация в числителе дроби соотносится с составом 20 субэпитермальных и Au-Ag эпитермальных руд, развитых на флангах и/или гипсометрически выше медно-порфирового штокверка, ключевые элементы которого представлены в знаменателе. Предложенный показатель отвечает функциям классического отношения PbZn/CuMo, но обладает большей контрастностью и отражает особенность состава медно-порфировых руд Находкинской ПЭС (высокие концентрации Bi предположительно в борните). Для оценки среза медно-порфировых штокверков впервые предложен показатель зональности AgAsSb/CuBiMo, отражающий приуроченность блекловорудной минерализации к верхним горизонтам медно-порфирового оруденения. Срез объектов Находкинской ПЭС продемонстрирован на рис. 5. Рис. 5. Эрозионный срез медно-порфирового оруденения Находкинской ПЭС 5.5. Оценка уровня среза слабоизученных медно-порфировых объектов Показатели зональности ν1 и ν2 применялись для оценки уровня эрозионного среза слабоизученных ПЭС и медных штокверков Баимской зоны. Использовались данные по первичным ореолам минерализации, а конкретно — средневзвешенные содержания элементов по интервалам опробования скважин в 50-метровом приповерхностном слое (за вычетом зоны окисления). Рассчитывались средние геометрические значения показателей. Усреднение показателя ν1 производилось по скважинам в контурах ПЭС, ν2 — по скважинам, попадающим в контур медно-порфировых ядер АГХП. ПЭС Баимской зоны ранжируются по значениям показателя ν1 согласно соотношению субэпитермального и эпитермального сереброполиметаллического и молибден-медно-порфирового типов оруденения. К глубокоэродированным относятся ПЭС Топь и Егдыгкычская, среднеэродированным — Юряхская и Кустовская, слабоэродированным — Песчанкинская и Находкинская. Для большей части прогнозируемых медно-порфировых штокверков эрозионный срез оценен как среднерудный. Отмечу, что к участкам, где выявлены медно-порфировые штокверки с нижнерудным уровнем среза, приурочены россыпи высокопробного золота: русло руч. Лучик содержит золото пробности 886–896, р. Егдыгкыч — 894–902 (Вяткин и др., 2004ф) (по 21 сравнению с пробностью 678–735 россыпи верховьев р. Баимка, источником которой считается IS месторождение Весеннее). Глава 6. Прогнозная оценка ресурсов АГХП Баимской зоны Оценка прогнозных ресурсов Q категории P2 велась «полотном» в контуре ядер АГХП в соответствии с «Инструкцией...», 1983 с дополнением относительно коэффициента остаточной продуктивности k — вместе с ним вводился коэффициент пропорциональности k0, учитывающий перераспределение элементов в зоне окисления. Глубина оценки H выбиралась, исходя из установленной по скважинам протяженности рудных интервалов: от 200 м для слабоизученных объектов до 500 м для штокверков Находка и Главный, Центральный, Северный месторождения Песчанка. Ресурсы золота месторождения Весеннее оценивались на глубину 400 м, для остальных ядерных зон золото-серебряного типа — 200 м. Прогнозными ресурсами более 1 млн т меди обладают Юряхская (1,8 млн т Cu), Песчанкинская (7,6), Таллахская (1,4) и Находкинская (5,6) ПЭС. Отдельные медно-порфировые штокверки с ресурсами > 1 млн т меди представлены в Песчанкинской и Находкинской системах: Главный (9,5), Центральный (3,0), Находка (2,6) и III Весенний (2,5). Попутно из перечисленных штокверков может быть извлечено 236 тыс. т Mo и 502 т Au. В гипергенном поле промышленным штокверкам с ресурсами > 1 млн т меди соответствуют литохимические аномалии с площадной продуктивностью от 80 000 м2% и содержаниями не менее 0,1% Cu. Высокоперспективные объекты второй очереди образуют аномалии с площадной продуктивностью от 40 000 м2% и средним содержанием ≥ 700 г/т Cu. Суммарные прогнозные ресурсы P2 медно-порфировых объектов Баимской зоны составляют 26,0 млн т Cu, 448 тыс. т Mo, 1049 т Au. Согласно государственному докладу «О состоянии и использовании минеральносырьевых ресурсов Российской Федерации в 2013 году» (2014) медная сырьевая база России составляет около 90 млн т разведанных и предварительно оцененных запасов (A+B+C1+C2, включая запасы месторождения Песчанка) и 75,2 млн т прогнозных ресурсов (P1+P2+P3), а значит, Баимская зона предоставляет колоссальные перспективы по наращиванию запасов меди, в первую очередь за счет штокверков Песчанкинской и Находкинской ПЭС. Поскольку руды медно-порфировых месторождений являются комплексными, их разработка приведет к наращиванию запасов молибдена и золота. Оценка концентраций меди в рудах по ее содержаниям во вторичных ореолах была сопоставлена с расчетами, выполненными в работе Читалин и др., 2014ф для оценки запасов и прогнозных ресурсов по результатам кернового опробования. Практически совпадают прогнозные и «керновые» концентрации для руд Главного штокверка месторождения Песчанка: 0,65% и 0,67% Cu соответственно. Для рядовых руд штокверков Находкинской ПЭС и бедных руд участка Лучик прогнозные содержания занижены на 20–30% относительно «керновых»: 0,28% против 0,35% Cu для штокверка Находка, 0,27% и 0,40% Cu для штокверка III Весенний и 0,18% против 0,24% Cu для центрального 22 штокверка участка Лучик. Практический результат по использованию переходных коэффициентов k·k0 для прогноза содержаний меди в рудах демонстрирует эффективность разработанного подхода, но требует уточнения. Ядерные зоны золото-серебряных АГХП характеризуются средними концентрациями не менее 0,15 г/т Au. Единственным промышленно значимым объектом данного типа на территории Баимской зоны является месторождение Весеннее, прогнозные ресурсы золота по которому оценены в 400 т Au. Заключение Разработанные критерии выявления и оценки медно-порфирового и сопутствующих субэпитермального и эпитермального оруденения могут быть использованы при геохимических поисках в горно- и лесотундровых ландшафтах криолитозоны, занимающих значительную часть территории РФ. Прежде всего это касается выведенного на поверхность эрозией оруденения Олойского меднорудного пояса. По результатам геохимических съемок по потокам рассеяния здесь выявлены комплексные аномальные поля четырех, помимо Баимской, потенциальных меднорудных зон (Николаев и др., 2013). Разработанная и апробированная на территории Баимской зоны технология поисков по вторичным ореолам по сети 200×100 м с использованием полевого XRF анализа позволит эффективно решить задачу по выявлению литохимических аномалий, соответствующих потенциальным телам Cu±Mo±Au-порфирового и Au-Ag-полиметаллического оруденения. Задача по типизации выявленных аномалий решается путем определения типоморфной геохимической ассоциации. Оценка перспективности АГХП проводится по итогу выделения в их строении внешних, промежуточных и ядерных частей и подсчета концентраций и площадных продуктивностей металлов в контурах. Ядерные части, соответствующие прогнозируемым рудным телам, оконтуриваются по разработанному критерию: содержания в рыхлых отложениях Cu ≥ 500 г/т (± Mo ≥ 30 г/т, Au ≥ 0,1 г/т) — для аномальных геохимических структур медно-порфирового типа и Au ≥ 0,1–1 г/т — для АГХП эпитермального Au-Ag-полиметаллического типа. Проведенные по Находкинской ПЭС и месторождению Песчанка исследования перераспределения элементов в ходе окисления сульфидных руд и образования вторичных ореолов снабжают исследователей коэффициентами пропорциональности k·k0, зависимых от ландшафтных условий, с использованием которых возможно оценить содержания меди в рудах по их содержаниям в элювио-делювии и провести оценку ресурсов. Сопоставление минералого-геохимических характеристик изучаемого объекта с разработанной моделью зональности Находкинской ПЭС позволит произвести оценку эрозионного среза рудного поля в целом и прогнозируемых в нем меднопорфировых штокверков (по показателям зональности AgPbZn/CuBiMo и AgAsSb/CuBiMo). Перечисленные шаги направлены на совершенствование методики поисков и оценки медно-порфирового и сопутствующего оруденения в горнотундровых и лесотундровых ландшафтах и зарекомендовали себя на территории Баимской зоны. 23 Список опубликованных работ по теме диссертации Статьи: 1. Николаев Ю.Н., Митоян Р.А., Сидорина Ю.Н., Лубкова Т.Н., Яблонская Д.А. Опыт применения полевых рентгенофлуоресцентных анализаторов нового поколения при поисках медно-порфирового оруденения // Разведка и охрана недр, 2013, 2, 52–57. 2. Николаев Ю.Н., Сидорина Ю.Н., Калько И.А., Аплеталин А.В., Прокофьев В.Ю., Читалин А.Ф. Геохимические поля порфировоэпитермальных систем, их интерпретация и оценка на основе современных геологических и генетических представлений // Разведка и охрана недр, 2013, 8, 45–50. 3. Николаев Ю.Н., Сидорина Ю.Н., Калько И.А., Аплеталин А.В., Прокофьев В.Ю., Читалин А.Ф. Интерпретация поисковых геохимических аномалий и прогнозная оценка оруденения в порфирово-эпитермальных системах // Процессы рудообразования и прикладная геохимия, М., ИМГРЭ, 2013, 288–300. 4. Сидорина Ю.Н. Геохимическая зональность Находкинской порфировоэпитермальной системы (Западная Чукотка) // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология, 2015, 2, 77–83. 5. Николаев Ю.Н., Сидорина Ю.Н., Калько И.А., Джеджея Г.Т. Оценка ожидаемых содержаний ценных компонентов в рудах медно-порфировых объектов по их вторичным ореолам // Геохимическое картирование, поиски и геоэкология, М., ИМГРЭ, 2015, 141–154. Тезисы докладов: 1. Митоян Р.А., Сидорина Ю.Н., Николаев Ю.Н. Использование полевого рентгено-флуоресцентного анализатора Niton XL3t900 при поисках меднопорфирового оруденения // Междунар. конф. «Современное состояние наук о Земле», М., 2011, 1275–1278. 2. Сидорина Ю.Н. Применение полевого рентгено-флуоресцентного анализатора Niton XL3t900 для определения содержаний рудных элементов при минералого-геохимическом картировании // XV Междунар. симпозиум «Проблемы геологии и освоения недр», Томск, 2011, т. 1, 197–198. 3. Николаев Ю.Н., Читалин А.Ф., Калько И.А., Бакшеев И.А., Сидорина Ю.Н., Нагорная Е.В. Новые данные по геологии, минералогии и геохимии Находкинской золото-молибден-медно-порфировой системы // Науч. конф. «Ломоносовские чтения 2011», секция Геология, М., 2011, URL http://geo.web.ru/db/msg.html?uri=nikolaev.html&mid=1186049. 4. Nikolaev Yu.N., Sidorina Yu.N., Baksheev I.A., Prokof’ev V.Yu., Nagornaya E.V., Chitalin A.F., Kalko I.A. Epithermal Au–Ag mineralization of the Baimka Cu–Au trend // Mineral Deposit Studies Group, Leicester, 2013, 97. 5. Сидорина Ю.Н. Эпитермальная золото-серебряная минерализация Баимской меднорудной зоны, Западная Чукотка // Междунар. форум «ЛОМОНОСОВ2013», М., 2013, электрон. опт. диск, ISBN 978-5-317-04429-9. 6. Сидорина Ю.Н., Николаев Ю.Н., Джеджея Г.Т. Геохимия зоны окисления медно-порфировых месторождений Баимского района (Западная Чукотка) // 24 Науч. конф. «Ломоносовские чтения 2013», секция Геология, М., 2013, URL http://geo.web.ru/pubd//2013/11/24/0001187290/pdf/sidorina_et_al_2013.pdf. 7. Николаев Ю.Н., Бакшеев И.А., Прокофьев В.Ю., Нагорная Е.В., Сидорина Ю.Н., Читалин А.Ф., Калько И.А. Медно-молибденовая и золотосеребряная минерализация Находкинской порфирово-эпитермальной системы // XI Междунар. конф. «Новые идеи в науках о Земле», М., 2013, т. 1, 343–346. 8. Николаев Ю.Н., Калько И.А., Аплеталин А.В., Сидорина Ю.Н., Бакшеев И.А., Прокофьев В.Ю., Власов Е.А. Геохимические поля порфировоэпитермальных систем, их интерпретация и оценка на основе современных геологических и генетических представлений // VI Всеросс. конф. «Интерпретация и оценка разноранговых рудогенных геохимических аномалий в сложных ландшафтно-геологических условиях», М., 2013, 55–56. 9. Сидорина Ю.Н., Попова Т.В., Джеджея Г.Т. Перспективы выявления новых объектов с медно-молибденовой и золоторудной минерализацией в Баимском рудном районе // Третья Росс. молодежная Школа с междунар. участием «Новое в познании процессов рудообразования», М., 2013, 205–208. 10. Sidorina Yu.N., Popova T.V., Dzhedzheya G.T., Nikolaev Yu.N., Baksheev I.A., Chitalin A.F. Prospects for the discovery of new objects with Cu-Mo and Au mineralization in the Baimka trend, Chukchi Peninsula, Russia // Mineral Deposit Studies Group, Oxford, 2014, 74. 11. Sidorina Yu.N., Dzhedzheya G.T., Kalko I.A., Nikolaev Yu.N. Precious metal and porphyry mineralization of the Baimka trend, the Chukchi Peninsula, Russia // Goldschmidt, Sacramento, 2014, URL http://goldschmidt.info/2014/uploads/ abstracts/finalPDFs/A-Z.pdf. 12. Сидорина Ю.Н. Критерии оценки Cu-Mo-порфирового оруденения по вторичным ореолам рассеяния (на примере Баимского рудного района, Чукотка) // XVIII Междунар. симпозиум «Проблемы геологии и освоения недр», Томск, 2014, т. 1, 235–237. 13. Сидорина Ю.Н, Николаев Ю.Н., Попова Т.В. Геохимическая зональность Находкинской порфирово-эпитермальной системы (Чукотка) // «Геология и минерально-сырьевые ресурсы Северо-Востока России», Якутск, 2014, 445–449. 14. Сидорина Ю.Н., Попова Т.В. Геохимическая зональность как отражение стадийности рудообразования в Находкинской порфирово-эпитермальной системе // Науч. конф. «Ломоносовские чтения 2014», секция Геология, М., 2014, http://geo.web.ru/pubd//2014/11/05/0001187684/sidorina_popova_2014.pdf. 15. Сидорина Ю.Н. Геохимическая зональность как инструмент определения уровня эрозионного среза (на примере Находкинской порфировоэпитермальной системы, Западная Чукотка) // Междунар. форум «ЛОМОНОСОВ-2015», М., 2015, электрон. опт. диск, ISBN 978-5-317-04946-1. 16. Dzhedzheya G.T., Sidorina Yu.N. Geochemical zonation of the porphyryepithermal systems of the Baimka trend, Chukchi Peninsula // Moscow International School of Earth Sciences, M., 2016, 34–35. 17. Сидорина Ю.Н. Портативный рентгенофлуоресцентный анализатор Niton FXL-950 при поисках медно-порфирового оруденения // Междунар. конф. «Инновации в геологии, геофизике и географии», Севастополь, 2016, 83–84. 25
