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.
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.
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
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
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.