Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,736

ПРОЯВЛЕНИЕ РОСОМАХА – ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫЙ ТИП FE-ОКСИДНОЙ-CU-AU МИНЕРАЛИЗАЦИИ В БАЗАЛЬТАХ ХРЕБТА СЕТТЕ-ДАБАН

Костин А.В. 1
1 ФГБУН «Институт геологии алмаза и благородных металлов» Сибирского отделения Российской академии наук
Обобщение данных о выявленных минеральных типах руд, связанных с девонскими базальтами хребта Сетте-Дабан (Восточная Якутия), позволило установить новый для Северо-Востока России генетический тип Fe-оксидных-Cu-Au (IOCG) руд. Его главными особенностями являются высокие содержания железа и меди. Золото всегда присутствует в минеральной форме и может образовывать промышленно значимые концентрации. Поисковыми признаками Fe-оксидных-Cu-Au (IOCG) руд в базальтовых покровах являются разнообразные по морфологии скопления гематита и ассоциирующих минералов меди, а на поверхности коренных обнажений часто присутствует малахит. Содержание меди в базальтах варьирует от 0,37–18,24 %. Медь в самородной форме присутствует уже на стадии застывания базальтовой лавы – обычно это тонкие пленки по границам кристаллов авгита. Позднее брекчирование базальтовых потоков, и цементация гематит-кальцит-борнитовыми рудами приводит к образованию ультрабогатых Fe-Cu руд. Высокая продуктивность базальтов на медь определяется принадлежностью к толеитовой серии. Содержание меди в известково-щелочных разновидностях пород меньше, но с ними большее развитие получили оксиды железа (проявление Хурат и частично Джалкан). Сочетание в пределах одного рудопроявления пород толеитовой и известково-щелочной серий (проявление Росомаха и частично Джалкан), относимых по степени эволюции к ферро-базальтам, является наиболее продуктивным для формирования богатых Fe-оксидных-Cu-Au руд. Fe-оксидных-Cu-Au (IOCG) проявления Джалкан, Росомаха и Хурат располагается в зоне влияния федеральной автодороги «Колыма» (10, 5 и 1 км от автодороги соответственно), что делает экономически целесообразным вовлечение его в геологоразведку.
Fe-оксидных-Cu-Au
IOCG
проявление Росомаха
Сетте-Дабан
1. Butera K. Genesis, tectonic setting- and exploration: considerations for Fe-oxide Cu Au deposits, Mount Isa Eastern Succession. PhD thesis. James Cook University. 2008. 162 p.
2. Костин А.В. Минералогические особенности Fe-оксидных-Cu-Au (IOCG) руд в базальтах хребта Сетте-Дабан (Восточная Якутия) // Успехи современного естествознания. 2017. № 4. С. 90–96. DOI: 10.18411/a-2017-118.
3. Костин А.В. Минеральный состав Fe-оксидных-Cu-Au (IOCG) руд проявления Хурат (хребет Сетте-Дабан, Восточная Якутия) // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2018. Т. 23. № 1. С. 7–15. DOI: 10.31242/2618-9712-2018-23-1-7-15.
4. Костин А.В. Минеральные разновидности Fe-оксидных-Cu руд проявлений Джалкан, Росомаха и Хурат (Сетте-Дабан, Восточная Якутия) // Отечественная геология. 2016. № 6. С. 11–15.
5. Irvine T.N., Baragar W.R. A guide to the chemical classification of the common volcanic rocks. Canadian journal of earth sciences. 1971. vol. 8. P. 523–548. DOI: 10.1139/e71-055.
6. Du L. et al. Petrogenesis and tectonic implications of the iron-rich tholeiitic basalts in the Hutuo Group of the Wutai Mountains, Central Trans-North China Orogen. Precambrian Research. 2015. vol. 271. P. 225–242. DOI: 10.1016/j.precamres.2015.10.008.
7. Ikehata K. et al. Hydrothermal Native copper in ocean island alkali basalt from the Mineoka Belt, Boso Peninsula, Central Japan. Economic Geology. 2016. vol. 111. no. 3. P. 783–794. DOI: 10.2113/econgeo.111.3.783.
8. El-Desoky H.M., Khalil A.E., Afifi A.A. Geochemical and petrological characteristics of the high-Fe basalts from the Northern Eastern Desert, Egypt: Abrupt transition from tholeiitic to mildly alkaline flow-derived basalts. Nature and Science. 2015. vol. 13. no. 6. P. 109–132.
9. Chin E.J. et al. On the development of the calc-alkaline and tholeiitic magma series: A deep crustal cumulate perspective. Earth and Planetary Science Letters. 2018. vol. 482. P. 277–287. DOI: 10.1016/j.epsl.2017.11.016.
10. Zhu Z. Gold in iron oxide copper–gold deposits. Ore Geology Reviews. 2016. vol. 72. P. 37–42. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2015.07.001.

Пространственная и генетическая связь мафических пород и Fe-оксидной-Cu-Au (IOCG – принятое в литературе сокращение от Iron Oxide Copper Gold deposits) минерализации широко распространена в мире, но наиболее представлена в районе Mount Isa (Австралия) [1]. Похожий тип Fe-оксидных-Cu-Au (IOCG) руд, связанный с покровами базальтов, был обнаружен во время полевых работ 2013–2017 гг. в горном хребте Сетте-Дабан, Восточная Якутия. При минеральном разнообразии в целом руды характеризуются высоким содержанием оксидов железа и дефицитом сульфидов. Руды комплексные и экономически привлекательные – содержания FeOобщ – 8,37–43,29 %; Cu – 0,011–18,24 %; Au – 0,1–17,5 г/т, Ag – 1,9–43,3 г/т [2], а главным минералом – концентратором золота является гематит. Проведенные ранее исследования показали, что крупные скопления Fe-оксидных руд присутствуют только в базальтах известково-щелочной серии, где ассоциируют с халькопиритом. Их образование связано с распадом ильменита на гематит, ульвошпинель, псевдорутил и рутил [3]. Медь в самородной форме и высокомедистые сульфиды (борнит и джерит) ассоциируют с толеитовыми лавами проявлений Джалкан и Росомаха и появляются уже на стадии застывания – обычно это тонкие пленки по границам кристаллов авгита. Позднее брекчирование толеитовых лав проявления Росомаха, и цементация гематит-кальцит-борнитовыми рудами приводит к образованию богатых Fe-Cu руд, в которых минералы меди ассоциируют с самородным золотом.

Улучшение качества федеральной автодороги «Колыма» на отрезке Хандыга – Усть-Нера вовлекает в сферу экономического влияния многие месторождения полезных ископаемых, которые ранее были не востребованы из-за изолированности района. В их число входят Fe-оксидные-Cu-Au проявления в базальтах Менкюленской минерагенической зоны северного замыкания хребта Сетте-Дабан (Восточная Якутия), расположенные в сфере экономического влияния автодороги (рис. 1).

Цель статьи: обосновать геологические особенности высокопродуктивного типа Fe-оксидной ± (Cu-Au) минерализации, связанного с проявлением базальтового вулканизма хребта Сетте-Дабан.

Материалы и методы исследования

Материал для статьи был собран во время полевых работ 2013–2017 гг. из меденосных базальтов хребта Сетте-Дабан Восточной Якутии. Для всех разновидностей пород выполнен химический силикатный анализ (табл. 1), включающий определение суммы окислов элементов, проведено количественное определение содержаний меди. Распределение и состав рудных минералов в породах изучалось на оптическом микроскопе Leica DM ILM в полированных шлифах. Диагностика и анализ минералов пород и руд выполнены на сканирующем электронном микроскопе JEOL JSM-6480 LV. Все исследования проводились в лаборатории физико-химических методов анализа ФГБУН ИГАБМ СО РАН.

kost1.tif

Рис. 1. Расположение проявлений меденосных базальтов Джалкан, Росомаха и Хурат вдоль автодорог «Колыма» и «Яна» на снимках Landsat

Таблица 1

Представительные химические анализы (в %) меденосных базальтов: проявление Росомаха

Обр.

10303-1

10307-2

10309-1

27-1

27-3

27-4

27-5

SiO2

45,3

49,92

45,23

39,84

39,62

41,49

43,04

TiO2

1,76

2,25

1,9

1,95

1,91

0,79

2,17

Al2O3

12,22

16,13

13,76

13,22

13,71

6,6

14,41

Fe2O3

5,21

11,38

6,64

3,35

3,86

1,28

3,77

FeO

4,83

4,5

6,96

5,66

6,14

7,09

6,58

MnO

0,18

0,05

0,11

0,13

0,12

0,08

0,09

MgO

4,93

3,76

6

3,45

3,1

4,07

4,13

CaO

10,62

2,07

6,99

11,11

13,2

9,83

7,52

Na2O

4,83

2,48

5,21

3,91

3,52

1,28

4,36

K2O

0,59

4,86

0,49

0,18

0,17

0,31

0,2

H2O-

0,04

0,1

0,06

0,18

0,24

0,02

0,22

H2O+

2,84

2,65

2,23

2,1

1,66

1,08

2,19

P2O5

0,18

0,14

0,15

0,51

0,27

0,3

0,17

CO2

5,66

0

1,31

2,46

1,97

1,88

0,11

S

0,2

0,07

0,51

2,6

2,47

5,87

2

Cu

1,16

0,37

1,83

9,8

8,87

18,24

8,09

Сумма

100,55

100,73

99,38

100,45

100,83

100,21

99,05

Продолжение табл. 1

Представительные химические анализы (в %) меденосных базальтов: проявление Джалкан

Обр.

10176-5

10179

10185-1

10187

10187-1

10188

10192

10192-1

SiO2

41,56

49,78

45,81

46,99

49,04

49,45

49,74

46,03

TiO2

2,36

0,63

0,62

2,13

2,04

2,53

1,97

1,87

Al2O3

15,81

11,33

13,14

13,1

13,01

12,84

10,76

13,59

Fe2O3

17,29

3,73

6,36

11,66

10,99

8,99

8,57

12,02

FeO

2,87

3,4

1,87

3,48

3,36

4,89

3,11

2,82

MnO

0,12

0,21

0,19

0,2

0,18

0,17

0,21

0,17

MgO

4,46

2,1

3,44

8,77

8,47

7,52

6,24

7,78

CaO

11,63

13,47

14,91

8,53

5,45

7

16,1

6,7

Na2O

1,04

4,41

3,14

2,76

4,78

3,88

0,55

4,29

K2O

0,23

0

0,62

0

0,25

0,2

0

0,63

H2O-

0,8

1,14

0

0,48

0,12

0,36

0

0,18

H2O+

2,05

0,95

1,58

2,46

2,23

2,59

1,04

2,09

P2O5

0,26

0,04

0,05

0,21

0,22

0,28

0,19

0,13

CO2

0

9,12

8,32

0

0

0

0

0

S

0

0,13

0

0,05

0,02

0

0

0

Cu

0,044

0,49

0,11

0,03

0,011

0,011

1,517

2,267

Сумма

100,524

100,93

100,16

100,85

100,171

100,711

99,997

100,567

Продолжение табл. 1

Представительные химические анализы (в %) меденосных базальтов: проявление Хурат

Обр.

10015-3

10015-6

10015-9

10217-a

SiO2

43,25

48,85

44,67

42,65

TiO2

1,51

1,39

1,37

1,28

Al2O3

14,29

16,55

14,49

14,21

Fe2O3

5,04

5,85

4,53

6,91

FeO

4,02

3,23

3,49

2,58

MnO

0,1

0,06

0,09

0,1

MgO

6,3

5,02

5,71

7,41

CaO

10,5

5,61

10,34

9,7

Na2O

3,58

4,33

3,79

3,36

K2O

3,02

4,08

3,49

2,22

H2O-

0,06

0,06

0,18

0,12

H2O+

1,62

2,5

2

2,81

P2O5

0,18

0,18

0,18

0,12

CO2

6,02

2,25

5,34

5,93

S

0

0,04

0

0,02

Cu

0,0085

0,013

0,0099

0,0087

Сумма

99,4985

100,013

99,6799

99,4287

Примечание. Химические анализы выполнены в лаборатории физико-химических методов анализа ИГАБМ СО РАН, аналитик Л.Т. Галенчикова.

Результаты исследования и их обсуждение

Генетические серии меденосных базальтов хребта Сетте-Дабан показаны на диаграмме AFM, отображающей относительные весовые пропорции компонентов: А (Na2O + K2O), F (FeO + Fe2O3) и M (MgO) (рис. 2). Точки исследованных меденосных базальтов на диаграмме AFM, захватывают известково-щелочную и толеитовую серии. Ранее было показано, что с базальтами известково-щелочной серии проявлений Хурат и Джалкан связана Fe-оксидная-Cu-Au (IOCG) минерализация, а в рудах присутствуют значительные количества гематита. Толеитовые базальты проявления Джалкан обогащены самородной медью и в меньшей степени – гематитом [4]. В толеитовых лавах проявления Росомаха широко развиты минерализованные газовые пузыри – миндалины, к которым приурочена значительная часть медной минерализации, а самородная медь обнаружена в базальтах в ассоциации с авгитом (рис. 3).

Предполагается, что процесс образования базальтов известково-щелочной и толеитовой серий различен. Главным отличием является окислительный потенциал исходного расплава – толеитовые магмы восстановлены, а известково-щелочные – окислены [5]. Это приводит к тому, что известково-щелочная магма обладает достаточным окислительным потенциалом, чтобы осадить в рудные тела значительные количества оксида железа. В толеитовой магме содержание железа увеличивается, по мере того как из расплава осаждаются минералы, бедные железом. При этом самостоятельных скоплений оксидов железа не образуется.

Главным признаком присутствия Fe-оксидных руд в меденосных базальтах является гематит, количество и формы проявления которого различны. При приближении к крупным скоплениям гематита в базальтах появляются тонкие (1–3 см) протяженные (до 1,5 м) ленты гематит-кальцитового состава, наследующие структуры течения базальтовой лавы. Обычно они располагаются параллельно сложной геометрической поверхности лавовых потоков и подчеркивают поверхности их контактов (рис. 4, А). В кровле лавовых потоков обычно присутствуют две разновидности лав, внедрявшиеся в кремнистые гематизированные осадки. Первая – представлена угловатыми обломками в кремнистых осадках (рис. 4, Б). Вторая – лавы внедрялись в нелитифицированные кремнистые осадки, фрагменты лав имеют округлые очертания (рис. 4, В). Обогащенные гематитом базальты приурочены к подошве лавового покрова на контакте с доломитами, содержат редкую вкрапленность пирита и халькопирита (рис. 4, Г). Наиболее богатые медные руды наблюдались в кровле лавового потока и представлены брекчиями с борнит-гематит-кальцитовым цементом (рис. 4, Д). Ассоциация гематита и самородной меди (рис. 4, Е) является важным показателем рудоносности базальтов.

Как следует из табл. 1, по содержанию меди наиболее продуктивным минеральным типом является Fe-оксидный-Cu, установленный в толеитовых базальтах проявления Росомаха. Меденосные базальты проявления характеризуются наличием крупных уплощенных миндалин, газовых труб и пустот, пространство которых выполнено гематит-джерит-борнитовой рудой. С этими рудами пространственно ассоциируют зоны развития Fe-оксидной минерализации в базальтах.

kost2.tif

Рис. 2. Классификационная AFM-диаграмма для минерализованных базальтов хребта Сетте-Дабан, показывающая относительные пропорции оксидов Na2O + K2O (A), FeO + Fe2O3 (F) и MgO (M) [5]: Проявления: 1 – Хурат, 2 – Росомаха; 3 – Джалкан. Породы на линиях эволюции: B – Базальт, FB – Ферро-базальт, AB – Андезитобазальт, A – Андезит, D – Дацит, R – Риолит

kost3.tif

Рис. 3. Самородные медь и золото в базальтах проявления Росомаха: А – авгит + самородная медь по границе кристалла; Б – авгит + самородная медь по границе кристалла и вкрапление золота в Ca-амфиболе (феррочермакит). Сокращения: Cu – медь самородная, Au – золото самородное, Aug – авгит, Amp – амфибол

kost4.tif

Рис. 4. Признаки Fe-оксидных-Cu-(Au) руд в базальтах: А – Тонкие протяженные ленты гематит-кальцитового состава, наследующие структуры течения базальтовой лавы (руч. Тихий, проявление Хурат); Б – Брекчированный базальт в насыщенных гематитом кремнистых осадочных породах (руч. Тихий, проявление Хурат); В – Подушечная текстура (пиллоу-лава): отдельные «подушки» сцементированы кремнистыми осадками, насыщенными гематитом (руч. Тихий, проявление Хурат); Г – Полосы, обогащенные гематитом в подошве покрова базальтов (руч. Сегенях, проявление Росомаха); Д – Брекчированный базальт с гематит-борнитовым цементом (руч. Сегенях, проявление Росомаха); Е – Гематитизированный базальт с вкраплениями самородной меди (ручей Джалкан, проявление Джалкан). Сокращения: Bn – борнит, Hem – гематит, Cu – медь самородная, Cal – кальцит

Практические рекомендации

Меденосность базальтов хребта Сетте-Дабан известна с 1970-х гг. Однако геологической активности в связи с этими проявлениями рудной минерализации не наблюдается до сих пор. Главная причина в том, что как собственные месторождения меди они экономического интереса не представляют. Микрозондовые исследования составов рудных минералов показали, что главные минералы меди – джерит и борнит проявления Росомаха золотоносны (табл. 2), что в совокупности с обнаруженной Fe-оксидной минерализацией позволяет обосновать высокопродуктивный тип Fe-оксидной-Cu-Au минерализации.

Таблица 2

Представительные микрозондовые анализы главных минералов меди проявления Росомаха, мас. %

S

Fe

Cu

Au

Сумма

Джерит

21,78

76,28

98,06

22,27

75,08

1,66

99,01

22,5

76,73

99,23

22,31

3,28

72,99

1,09

99,67

Борнит

24,59

1,83

69,81

1,24

97,47

25,56

3,66

67,97

3,14

100,33

26,48

9,03

62,05

2,39

99,95

25,49

9,84

63,6

98,93

25,25

10,49

63

98,74

25,27

11,46

62,24

0,84

99,81

24,05

10,52

65,54

100,11

Примечание. Анализы выполнены в ИГАБМ СО РАН в лаборатории физико-химических методов анализа на сканирующем электронном микроскопе JEOL JSM-6480 LV, аналитик С.К. Попова.

Заключение

Мы находим, что толеитовые и известково-щелочные тренды базальтовых лав влияют на рассеивание или накопление железа в ассоциирующих рудах соответственно [6]. С толеитовым трендом базальтов связаны богатые низкосульфидные медные руды, а самородная медь является его минералом-индикатором [7]. С известково-щелочным трендом базальтов развиваются значительные скопления гематитовых руд с медью и золотом, которые относятся к Fe-оксидному-Cu-Au типу. Пространственная ассоциация толеитовых и известково-щелочных базальтов на проявлениях Росомаха и Джалкан может свидетельствовать о наличии необнаруженных «недостающих» богатых Fe резервуаров, [8, 9] с Fe-оксидными-Cu-Au рудами [10].

Исследования выполнены по плану НИР ИГАБМ СО РАН, проект № 0381-2016-0004.


Библиографическая ссылка

Костин А.В. ПРОЯВЛЕНИЕ РОСОМАХА – ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫЙ ТИП FE-ОКСИДНОЙ-CU-AU МИНЕРАЛИЗАЦИИ В БАЗАЛЬТАХ ХРЕБТА СЕТТЕ-ДАБАН // Успехи современного естествознания. – 2018. – № 11-1. – С. 115-121;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36914 (дата обращения: 21.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074