Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геологическое строение и условия образования золоторудных месторождений Лега Демби и Сакаро

ВАК РФ 25.00.11, Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

Автореферат диссертации по теме "Геологическое строение и условия образования золоторудных месторождений Лега Демби и Сакаро"

На правах рукописи

Сиюм Хайле Тека

Геологическое строение и условия образования золоторудных месторождений Лега Демби и Сакаро (Южная Эфиопия)

Специальность 25.00 11 - геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых; минерагения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва-2004

Работа выполнена на кафедре геологии и геохимии полезных ископаемых геологического факультета МГУ им. М В. Ломоносова.

Научный руководитель

доктор геолого-минералогических наук, профессор В.И. Старостин

Официальные оппоненты

доктор геолого-минералогических наук, профессор П. А. Игнатов (МГТТУ)

кандидат геолого-минералогических наук. О.В. Викентьева (ИГЕМ РАН)

Ведущая организация

Российский университет Дружбы народов (РУДН, Москва)

Зашита диссертации состоится 5 ноября 2004 года в 16 часов в аудитории 415 на заседании Диссертационного совета Д 501.001.62 при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу - 119992, Москва, Ленинские горы , МГУ, геологический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ-ГЗ, 6 этаж.

Автореферат разослан¿/¿Ф*^Я. 2004 г.

Ученый секретарь / доктор геолого-минералогических наук

Диссертационного совета' 4 " / Р.Н.Соболев Д 501.001.62

2\\$!Г60

Актуальность работы. Месторождения Лета Демби и Сакаро являются одними из крупнейших золоторудных месторождений в Эфиопии. Они известны с 1930 г. и разрабо-тываютс* с 1941 г. Однако ещё остаётся много нерешенных вопросов, связанных с перспективами месторождений, методами поисков и с установлением их генезиса. Крайне важно выявить факторы контроля оруденения; условия образования промышленных руд; определить геохимические особенности руд, источники рудного вещества, природу рудоносных флюидов; дать прогноз рудных теп на глубину и ранить другие вопросы геолого-экономического характера.

Главная цель работы состоит в выяснении особенностей строения и условий формирования месторождений. Особое внимание было уделено изучению флюдных включений в минералах рудной ассоциации; изотопного состава РЬ, С, Н, О; установлению источников золота и ассоциирующих металлов; происхождению гидротермальных флюидов; выявлению сопутствующих золоту металлов; установлению механизма осаждения золота; выявлению элементов-спутников золота; сопоставлению с другими золотыми рудами, месторождениями и рудо-проявлеяиями региона; изучению природы гидротермальных флюидов, связанных с золотой минерализацией.

Фактическая основа ■ методика исследования. В основу работы положен материал, собранный автором в ходе полевых работ 1994-1996 годах. За последний период были проанализированы данные предыдущих исследований по золотой минерализации, структуре, геологическому строению пояса Адола, и, особенно, золотых месторождений Лета Демби и Сакаро. В результате было выполнено литологическое картирование вмещающих пород и составлена геологическая карта масштаба 1:500. Также изучалась петрография и ггетро химия вмещающих пород. Сбор образцов выполнялся по профилям через рудные тела, находящиеся в граиито-гнейсах на востоке и кварцево-слюдистых графитовых сланцах на западе. На западе был также изучен керн скважины 601, пробуренной через западный контакт рудной зоны. Собранные образцы были исследованы петрографически и минералогически. Были выполнены анализы: силикатные и на элементы-спутники. Исследования флюидных включений выполнены на образцах рудного кварца. Детально изучены шлифы и сделано 20 химических анализов горных пород. Проведено рентгеновское исследование в лаборатории геологического факультета университета Майнц, Германия (16 образцов). Исследование флюидных включений производилось в лабораториях кафедры геологии и геохимии полезных ископаемых геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Получено 14 анализов изотопов Pb, Rb, Sr, 8, С, О.

Научное н практическое значение работы.Впервые установлена гидротермально-ме-таморфогенная природа золоторудных месторождений Лета Демби и Сакаро, которые формировались при температуре 300-400° С и давление 1.5-3.5 кбар. Установлена важная роль в образовании и размещении гидротермальных изменений и золотой минерализации сдвиговых деформаций. Изучен парагенезис кварцевых жил, который представлен золотом, сульфидами и сульфосолями меди, свинца, цинка и карбонатами. Определены термодинамические и физико-химические параметры формирования руд по данным исследования флюидных включений в рудных кварцах; изучен изотопный состав РЬ, С, О, Н, что позволило установить природу минералообразуюпщх флюидов и выяснить источник рудного вещества. По результатам изучения рудовмещающих структур, морфологии и строения жил с учетом геохимических исследований даны рекомендации о проведении роиско-во-разведочных работ на месторождениях Лета Демби и Сакаро.

Защищаемые положения

1. Кварц-золоторудные месторождения Л era Демби и Сакаро рудного района Адояя расположены среди пород Аравийско-Нубийского щита на юге Эфиопии. Эти породы слагают узкую ленту внутри Мозамбикского пояса гнейсов и представляют собой остатки офи-олитов островных дуг, сформнровдпшх в течение неопротерозойского цикла Уилсона. Горные породы метаморфизовав ibq уровня высоких Lt^iiaieft зеленосланцевой - низких

bí' ГЕКА С.(ч 1гр5ур г РК

ступеней амфиболитовой фаций Позже они подверглись ретроградному метаморфизму зеленосланцевых фаций и тектоническим деформациям.

Структура района и месторождений формировалась в течении 5 фаз деформации (Д|, Д2, Дз, Д<, Д5). Ранние фазы (Д1, Дг) характеризуются сдвигово-взбросовыми тектоническим и движениями. Остальные фазы представлены системами кливажа, рассланцева-ния, будинажа , тектонической расслоенности и трещиноватости. Они отличаются друг от друга ориентировкой полей напряжений и термодинамическими условиями деформирования.

2. Термодинамические условия формирования рудовмегцающих метаморфических комплексов были оценены с помощью комплекса методов. Температуры, полученные по сосуществующим гранат-биотиту и гранат-роговая обманка составляют 450-550° С. Гранат-роговая обманка-плагиоглаз-кварцевый геобораметр и тетраэдрический А1 в роговой обманке дают значепие давления при региональном метаморфизме 5.3-7 КЬ. Арсенопирито-вый термометр дает значения 400-5(Ю° С. Мусковитовый геобарометр дает давления в пределах 4-5 КЬ. Это подтверждается ассоциацией кианита и плагиоклаза и отсутствием Маргарита и парагонита, что характеризует минимальное давление как 3.3, а максимальное около 5 КЬ для принятой температуры 470° С.

3. Золотая минерализация месторождений Лега Демби и Сакаро контролировалась структурой и литологией пород. Структурный контроль в Лега Демби выражался в приуроченности оруденения к деформированным и смещенным блокам метаосадочных пород по региональным зонам сдвигов Лега Демби и Афлата, имеющим ширину около 150 м. В районе Сакаро минерализация приурочена к тектоническим контактам между амфиболитами и метаосадочными породами. Ограниченность минерализации по мере удаления от контакта связаны с ослаблением тектонических процессов и неблагоприятными для ру-дообразования петрофизифескими свойствами пород.

Литологический контроль золотой минерализации выразился в размещении оруденения в менее компетентных метаосадках на обех месторождениях. Эти породы были оптимально проницаемы для флюидных потоков и образования золото-кварцевых жил, вследствие их расслоенности и деформированности. Присутствие полосчатых кварцевых жил на Лега Демби и Сакаро свидетельствует о циклических изменениях флюидного давления (от высокого до низкого) во время отложений золота с временным супралитостатическим давлением флюидов. На это указывает присутствие брекчиевых кварцевых жил на месторождении Лега Демби.

4. Изучение флюидных включений в кварцевых жилах на Лега Демби и Сакаро обнаружило пять типов включений, из которых только два (такие как низко-СОг-НЮ и высоко-СО2-Н2О) генетически связаны с минерализацией золота. Низко-СОг-НгО включения показывают нижнюю температуру растворения до -44° С. Некоторые из них содержат твердые включения. Такие включения, а также отмеченные выше два типа контрастных по содержанию углекислоты включений соответствуют необходимым условиям для несмесимости флюидов. Первичные золотосодержащие флюиды характеризуются высоким содержанием кальция и представлены системой ШЭ-СОг-СаСЫЧаО-рСО-СН«]. Осаждение золота объясняется, главным образом, потерей частиц серы в течении разделения флюидных фаз и частично в период сульфидации в кварцевых жилах.

Датированием возраста ЯЬ-вг методом по мусковиту определен возраст золотой минерализации 550±40млн. лет. Возраст пород 550-500 млн. лет для «посттектонических гранитов» зеленокаменного пояса Адола, фиксирует конец Панафриканского тектоно-тер-мального события. Возраст минерализации совпадает с датированием по циркону РЬ-РЬ методом, составляющим 650-550 млн. лет, что соответствует заключительной стадии тек-то но магматической активности панафриканских событий Южной Эфиопии. Таким образом, золотая минерализация формировалась во время стадии кратонизации гранитов зе-ленокаменных образований пояса Адола.

5.~ На Лега Демби вмещающие породы характеризуются повышенным содержанием золота и образуют широкие геохимические аномалии Кроме того, установлены аномалии РЬ, Си, As и Sb. В отличии от Лега Демби, на месторождении Сакаро развиты аномали As, W, РЬ, Си Эти элементы-спутники находятся только в рудной зоне. На основании геолого-геохимических исследований намечен комплекс поисковых признаков и предпосылок. Он включает тектонический и литологическнй контроль оруденения; выделение геохимических аномальных ореолов (Au, РЬ, As, Sb, W, Си и др. элементы), околорудных зон изменения (серицитизация, хлоритизация, карбонатазация, сульфндизация и др ) Проведенные исследования выявили высокую потенциальную золотоносность неопротерзойских мобильных поясов Южной Эфиопии.

Апробация работы Основные положения диссертационной работы были доложены на двух международных конференциях в г.Александров (2003 и 2004 гг.) и опубликованы в трудах этих конференцийг Сделан доклад и опубликованы тезисы на 32 МГК (Италия, Флоренция, 2004) Приняты к печати две статьи

Объём работы Диссертация состоит из 195 страниц машинописного текста, которые сопровождаются 32 таблицами, 24 рисунками, 35 фотографиями,а также списком литературы из 95 наименований.

Работа выполнена на кафедре геологии и геохимии полезных ископаемых геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова при постоянном содействии и помощи научного руководителя профессора, д.г.м.н. В.И. Старостина, научного консультанта, д г м н, профессора Р.Н Соболева и доцента Н.Н Шатагина. На разных этапах диссертанту помогли советами и консультациями сотрудники кафедры геологии и геохимии полезных ископаемых (вед.н с. Ф.П. Мельников, с н.с. Д Р. Сакия, доц. А.Л. Дергачев, доц А А. Бурмистров, инж. Е.Н Балычев и др.), а так же профессор Л Д. Оникиенко (МГТРУ). Кроме того, успешному проведению исследований способствовали представители зарубежных учреждений, в частности, геологического факультета при университете Майне, - ФРГ, prof. Kroner А. (декан) и Dr. Ismail Hussen (сотрудник), а также MIDR.OC (Эфиопия) Dr. Aregaw Yerdaw (генеральный, менеджер) Всем этим лицам автор приносит глубокую благодарность.

Содержание работы Геологическая характеристика рудного района и месторождений

Месторождения Лега Демби и Сакаро расположены в пределах позднедокембрийского энсиматического.интракратоиного, метаморфического пояса Адола. В его пределах развиты породы четырёх групп- гнейсы,метаморфизованные вулканические и осадочные породы, основные и ультраосновные комплексы и гранитоиды Формирование пояса происходило на заключительных циклах панафриканского тектонического события и связано с субдукционными и обдукционными процессами.

Наиболее важное значение имеют образования офиолитового комплекса Они интенсивно метаморфизованы и представлены метасоматитами, обогащенными кварцем и полевыми пшатами и содержат танкие прослойки амфиболитов и линз ультраосновных пород. Повсеместно наблюдаются следы мигматизации. Широко распространены пегматитовые жилы.

Метаморфизованные вулканогенно-осадочные породы представлены среднезернисты-ми амфиболитами, хлоритовыми,ставролитовыми,силлиманитовыми и биотитовыми сланцами, кварцитами, графитовыми и мусковиговыми сланцами Метаосадочные породы образовались за счёт пелитов, псаммитов и конгломератов Амфиболиты формировались по вулканическим и плутоническим породам. Серпентинитовые и тальк-тремолитовые сланцы возникли по гарцбургитам, лёрцолитам и габбро.

/кя**1

Ж

Н*««!

2525*1

К-3

тяг

кшв

(А.'

йод

ЬюрпСЯиС (1|>СТЬК.)

ЮюрИ««^Ж1Г|ГП1Ы# 1.1

'яти. цн-мп( 1 айбрк.амфмбоим I [иннтопипк

Пояеркносп. назиипиин Мянсрчн * " < ПН" л Угч.1 (.аии«," « «апрялл^нл.

првертчп,

;!ннмя рл вотки

Рис 1 Геологическая карта месторождения Лега Демби (по Е.Л Емельнову с изменениями автора, 1987)

Гранитоиды возникли в поздний орогенный этап и подверглись полистадийной мета-соматической переработке. С ними ассоциируют мигматизация и пегматитизация. В районе отмечаются также молодые щёлочные граниты.

Для пояса Адоля характерны золотая, сульфидная полиметаллическая, редкометальная и хром-никелевая минерализации. Среди них важнейшую роль играет золотое оруденение. Оно представлено золото-сульфидными и золото-кварцевыми жилами. Как правило золото ассоциирует с халькопиритом, пиритом и галенитом.

Рудное поле Лега Демби

В пределах рудного поля выделены 4 главных типа пород: 1) вулканогенно-осадочные, 2) основные и ультраосновные вулканогенные и интрузивные комплексы, 3) амфиболиты и 4) гранито-гнейсы (рис. 1). Рудное поле имеет лиязовидно-блоковое строение Отдельные линзы достигают мощностей 800-1600 метров и состоят из осадочных и магматических пород основного, ультра-основного и кислого состава. Все эти породы метаморфизо-ваны в условиях зелено-сланцевой и амфиболию вой фации; вытянуты в меридиональном направлении и падают на запад под углом 60-80 градусов .Метаосадочные породы представлены кварцитами, биотитовыми, графитовыми и кварц-серицитовыми сланцами, которые залегают в виде тонких линз и слоев мощностью от нескольких метров до 50 метров. В целом преобладают кварц-биотитовые и кварц-серицитовые сланцы. Это тонко-, средне-

зернистые горные породы. Графитовые сланцы образуют слои, чередующиеся с кварц-биотитовыми сланцами и состоят их графита, кварца, биотита и мусковита .В целом сланцы приурочены к контактам габбро-амфиболитовых линз.

Метаморфизованные основные породы представлены биотитовыми, актинолитовыми и хлоритовыми сланцами и габбро-амфиболитами. По ультраосновным породам развиты тальковые тальк-тремолитовые и тальк-актиполитовые сланцы. Они образуют тонкие линзы (от нескольких сантиметров до 1 м.) в биотитовых сланцах.

Риолитовые порфиры характеризуются реликтами первичных порфировых структур с вкрапленниками плагиоклаза,полевого шпата и кварца в основной тонкозернистой массе, сложенной альбитом, плагиоклазом, кварцем, мусковитом и биотитом . Эти породы образуют полосы мощностью 1-2 м. в кварц-биотитовых сланцах. Гранито-гнейсы находятся на востоке рудной зоны и представлены грубозернистыми породами, сложенными кварцем, полевыми шпатами и небольшими количествами слюд. В них иногда сохраняется первично-магмтическая структура.

Месторождение Лега Демби приурочено к контакту кварц-полевошпатовых гнейсов и вулканогенно-осадочных пород пояса Мегадо. Минерализация в основном находится в метаосадках. (Рис. 1) В северных и южных частях месторождения промышленное орудс-нение образует сплошную зону на верхних приповерхностных горизонтах. На других участках рудная зона разделена блоками безрудных пород до 100 м.. В зоне минерализации установлено три главных кварцевых жилы мощностью до 10 м., между которыми развиты многочисленные тонкие изолированные кварцевые жилки. По морфологии и структурному положению выделено 4 типа жил: протяженные, сплошные параллельные зоне сдвига,- секущие зону сдвига деформированные; брекчированные кварцевые жилы и неде-формированные секущие зону сдвига. Первый тип является наиболее распространенным и представлен согласными со сланцеватостью четковидными жилами, иногда обогащенными сульфидами. Около них обычно развиты субпараллельные рои, в пределах которых мощности отдельных кварцевых жилок варьируют от нескольких до 1 см. Подобные жилки часто находятся во вмещающих породах и по простиранию могут переходить в массивные крупные жилы. Второй тип распространён менее широко и обычно ассоциирует с третьим типом. Это тонкие жилки (менее 1 см) секущие слацеватость вмещающих пород.Они находятся в интенсивно раздробленных участках, развиты локально и образуют западную систему жил. В них содержатся обломки жил первого типа. Обломки мешающих пород преимущественно находятся в краевых частях жил. Кварцевые жилы второго и третьего типов в отличие от жил первого типа интенсивно перекристаллизованы. Кварцевые жилы четвёртого типа развиты локально, имеют небольшую мощность (меньше 5 см.) и в общем балансе золотого оруденения не играют заметной роли.

Гидротермальные изменения рудовмещающих пород включают окварцевание, хлори-тизацию, серицитизацию, актинолитизацию, карбонатизацию, турмалин итизацию и аль-битизацию. Окварцевание является наиболее интенсивно развитым процессом в рудной зоне. Оно развивается параллельно трещиноватости вмещающих пород и приурочено к зонам наиболее интенсивных деформаций. Меньше всего окварцевание испытали ульра-основные и основные породы. Следующий по масштабам процесс - серипитщапия. которая широко проявилась как в метаосадочных, так и в метаизверженных породах При этом происходит замещение плагиоклаза и кианита серицитом. Степень серитизации связана с деформацией пород и варьируют от 23% объёма минеральной массы до полного замещения исходной породы. Серицитизация протекала при температурах 200-600 °С внутри слабо-кислых сред. Актинолизапии подвергаются габро-амфиболиты и флогопитовые, акти-нолиговые, турмалиновые породы и сланцы. В рудной зоне актинолизация очень интенсивна и связана с ретроградным региональным метаморфизмом. Хлоритизция проявляется в породах, содержащих биотиты и другие цветные минералы. Хлорит также присутствует в рудных-кварцевых жилах и вмещающих их породах. Выделяется два типа хло-ритизации: первый связан со среднетемпературным ретроградным метаморфизмом,а второй с гидротермальными процессами в рудной зоне. Карбонатизапия интенсивно проявлена в рудной зоне. Её интенсивность постепенно увеличивается от слабо-деформи-

рованных гранито-гнейсов и достигает максимума (30%) в сильно деформированных породах рудной зоны Карбонаты представлены в основном доломитами и кальцитами;реже встречаются анкерит, сидерит родохрозит и магнезит Карбонатизация связана с богатыми углекислотой гидротермальными флюидами Турмалинизация проявлена менее интенсивно и приурочена к мета-риолитам, порфирам, слюдистым породам, сланцам и золотоносным кварцевым жилам. Турмалин представлен дравитом и эльбаитом, которые обычно приурочены к зонам интенсивной карбонатизации Альбитизапией затронуты почти все вметающие породы Альбит находится также в рудных кварцевых жилах.

По отношению к рудному процессу гидротермально-метасоматические изменения вмещающих пород условно можно разделить на три группы; дорудные (актинолитизация, альбитизацня ); сорудные (окварцевание,хлоритизация, серицитизация, актинолитизация) и пострудная (карбонатизация, турмалинизация) Такие процессы, как хлоритизация, альбитизацня, турмалинизация и актинолитизация многократно проявлялись в течении геологического развития рудного района и отнесение их к конкреным этапам и стадиям требует дополнительных минералого-геохимических исследований.

Гидротермальная минерализация представлена рутилом, ильменитом, халькопиритом, галенитом, пиритом, пирротином, гередорфитом и золотом; в небольших количествах развиты сфалерит, теллуриды, никелип и изредка арсенопирит, буланжерит и молибденит. Халькопирит является преобладающим сульфидом кварцевых жил первого типа и образует две парагенетических ассоциации- халькопирит - галенит - пирротиновую и халькопирит - галенит - пиритовую. Менее распространены две ассоциации: галенит - золото -теллуридная (третий парагенезис) и галенит-халькопирит-буланжерит-сфалеритовая (четвертый парагенезис). Самородное золото находится на границе кварцевых зёрен и в трещинках мусковитов Основная масса золота (80%) в жилах присутствует в свободной форме, а меньшая часть (15-18%) в срастаниях или во включениях с сульфидами, преимущественно с галенитом, иногда с теллуридами, в которых размер зёрен золота обычно меньше 0.25 мм. Содержание золота в первичных рудах составляет 8 г/т, а в окисленных 6.6 г/т. Пробпость золота варьирует в пределах 805-830; в центральных частях золотин -850-920, а в их краевых частях - 750-830. В жилах второго типа золото находится только в виде включений в сульфидах, в жилах третьего типа оно отсутствует. В околожильном пространстве золото развито в виде тонкой неравномерной вкрапленности в ассоциации с сульфидами.а также вдоль неминерализованных микротрещин.

Месторождение Сакаро находится в 3 км юго-западнее меторождения Лета Демби в пределах вулкаиогенно-осадочного пояса Мегадо и приурочено к тектоническому (сдвиг) контакту амфиболитов с метаморфизованными, вулканогенно-осадочными породами. Зона сдвига имеет ширину около 70 м Минерализация представлена отдельными кварцевыми жилами, расположенными вдоль зон дробления Простирание жил 45-50 градусов на северо-восток и падения 65-80 гр. на северо-запад. Золотоносные кварцевые жилы образуют две генерации. Изменения вметающих пород представлены альбитизапией, мускави-тизацией, актинолитизацией, эпидотизацией и хлоритизацией и приурочены к контакту с кварцевыми жилами.Золотая минерализация ассоциирует с пиритами, пирротинами, арсе-попиритами, халькопиритами, галепитами, сфалеритами, магнетитами, рутилами и ильме-нитами. Выделено три стадии гидротермальных измепнений. Наиболее интенсивно проявилась первая стадии, представленная в основном окворцеваннием, альбитизапией, актинолитизацией и мусковитизацией Вторая стадия сопровождалась главным образом окварцеванисм, биотитизацией и пиритизацией Третья стадия выражена безрудной кар-бонатизацией. Большая часть золота связано с первой стадией и незначительное количество со второй.

Опенка термо-дииамическиж и физико-химических условий формирования золотой минерализации и регионального метаморфизма

Были изучены с помощью комплекса метордов условия формирования золотой минерализации и регионального метаморфизма Получены следующие результаты.

Нами изучались флюидные включения в кварце из обоих золоторудных месторождений' Лега Демби и Сакаро.Необходимо отметить, что по зернистости кварцев, их дефор-мированносги, по набору включений, по фазовому составу флюидов и по морфологии включений оба месторождения могут рассматриваться как две части единого целого .Для флюидных включений обоих месторождений характерны следующие признаки' большая роль, которую играет углекислота; морфологическое разнообразие; широкое присутствие природно декрепитировавших включений. Нами выделяется 5 основных типов включений (Рис. 2). Три из них делятся на подтипы - разновидности.

Рис 2 Флюидные включения в кварцах золоторудных месторождений Легадемби и Сакаро (Южная Эфиопия) Кластер декрепитации - материнское взорвавшееся включение в окружении мелких дочерних включений. Цифрами обозначены следующие разновидности включений 1 - однофазовое жидкое водное включение, 2 - двухфазовое газово-жидкое водное включение, 3 - двухфазовое жидкое вкоючение' жидкая НзО + жидкая С02; 4 - трехфазовые газово-жидкие включения: жидкая Н30 + жидкая СО; + газовая С02 (до 40%), 5 - трехфазовые газово-жидкие включения с «бегающим» газовым пузырьком жидкая Н;0 + жидкая СО; +■ газовая СО-, (меньше 10%)

Тип I. Первичные, жидкие углекислотные включения.Это первичные включения, формировавшиеся по классификации Н.П Ермакова в плоскостях граней роста кварца. Естественным образом выделяется две разновидности таких включений- чисто жидкие включения СОз и включения жидкой СОг с одной или несколькими твердыми фазами. Включения первого подтипа имеют овальную слегка вытянутую форму (напоминают бобы) Их размер по длинной оси варьирует в пределах 10-30 мкм. Встречаются чисто углекислотные включения, но чаще всего, присмотревшись, можно увидеть тоненькую каемочку воды. На СО: обычно приходится 90-95% объема включения Температура гомогенизации не устанавливается, так как включения до исчезновения фазовой границы взрываются. Второй подтип - Комбинированные включения кристаллы минералов + жидкая СО2 Этот тип очень важен для расшифровки генезиса кварцевых жил Включения

Флюидные включения в рудном кварце

представляют собой комбинацию одного или нескольких кристаллов с углекислотным, жидким включением (Рис. 2) Общий размер включения определяется размером кристаллов минералов и достигает 50-70 мкм. Капля жидкой СО? почти всегда в несколько раз меньше кристалла минерала Ясно, что такой большой кристалл (в сравнении с каплей) не мог вырасти из флюидного включения в несколько раз более мелкого.

Самым распространенным (90% случаев) минералом в описываемых составных включениях являются амфиболы ряда тремолит-актинолит. Они встречаются в виде удлиненных пластинок или листочков, бесцветных или слегка окрашенных в зеленоватый цвет, с углом погасания в скрещенных николях 17-25°. Реже встречаются листочки хлорита или лейсты альбита. Изредка можно обнаружить ромбоэдры кальцита или кубики галита Довольно часто от включения в кварц отходят иголочки рутила. Вслед за Н.П. Ермаковым [2], такие чужеродные включения относятся нами к типу «присыпок». Скорее всего, они образовались путем оседания на грани роста кварца актинолита, тремолита и ассоциированных с ними минералов. Оссдая, пластинки минералов захватывали прилипавшие к ним капли СОг. Жидкие включения углекислоты - это то, что объединяет включения подтипов 1-а и I-b. Жидкая С02 резко преобладает над водой. Вода обнаруживается во включении в виде тонких пленок и каемок, на воду падает не более 10% объема флюидной части вюпочения.Не достигая при пагреве температуры гомогенизации, включения разгерметизируются. Такая декрепитация происходит при температурах от 200 до 300°С, как и в первом подтипе.

Тип П Первичные, двухфазовые углекислотно-водные включения Этот тип очень похож на подтип 1-а. Включения также продолговатые, овальные, но по своему размеру чуть мельче - редкие включения превышают 20 мкм в длину. Главное отличие второго типа включений от первого состоит в том, что во втором типе резко увеличивается объемная доля воды - воды и жидкой углекислоты во включении оказывается примерно поровну от 40 до 60%. Иногда появляется газовый пузырек, доля которого не превышает 10%. Температура гомогенизации включения, если се удается достичь без его разгерметизации, варьирует от 325°С до 390"С, при средней температуре около 350°С.

Тип Ш. Трехфазовые углекислотно-водные включения. Тип IIl-а. Овальные трехфазовые включения. Они похожи на включения предыдущего типа, отличаясь обязательным присутствием газового пузырька и его большей объемной долей. Усредненная формула этих включений такова - Ж, (30-40%) + Ж, (30-40%) + Гу (30-40%). Температура полной гомогенизации включений изменяется в пределах 300-350 °С, со средним около 320 "С. Тип Ш-Ъ Трехфазовые включения с отрицательной огранкой также состоят из 3 фаз: жидкая вода (30-40%) + жидкая углекислота (30-40%) + углекислотный газ (20-30%). И размер включений (15-25 мкм), и соотношение фаз такое же, как и для предыдущего подтипа. Единственное, что отличает эти включения - это то, что они имеют отрицательную кристаллографическую огранку.

Тип ГУ. Природно девсрепитировавшие включения.Для метаморфических образований характерно наличие растрескавшихся, взорвавшихся включений. Они взрываются от избыточного давления внутри включений по мере снижения внешнего давления при подъеме горных пород вверх к дневной поверхности.

Тип 1У-а. Кластеры декрепитапии флюидных включений. В природе горная порода находится под всесторонним давлением, поэтому избыточное давление во флюидном включении лишь приоткроет микротрещину, которая не обязательно достигнет границы зерна. Объем трещины будет возрастать до тех пор, пока давление внутри трещины не сравняется с гидростатическим давлением. С этого момента трещина начнет залечиваться с образованием новых флюидных включений. Резкое вскрытие ранних включений, сопровождаемое залечиванием зерна вокруг лопнувшего включения, приводит к формированию трехмерных фигур - так называемых кластеров декрепитации, напоминающих, по мнению М. Крофорда и JI. Холлистера, вспышку сверхновой звезды И, действительно, картина взрыва включения (рис. 2) сравнима со вспышкой сверхновой звезды И что интересно, после взрыва образуются дочерние включения самого разного фазового состава. Так на рис. 2 разными цифрами помечены такие разновидности включений: жидкие, водные (Ж,); газово-водные (Ж. + Г.); жидкие, водно-углекислотные (Ж, + Жу); трехфазовые газо-во-жидкие (Ж, + Жу + Гу) со сравнительно большим пузырьком; трехфазовые с маленьким

«бегающим» пузырьком (Ж. + Жу + Гу), где газа обычно меньше 10% Большое разнообразие включений в кварце на месторождениях Лега Демби и Сакаро и нахождение рядом включений с разными фазовыми соотношениями, как раз, и объясняется несколькими генерациями флюидных включений, появившихся в результате нескольких эпизодов растрескивания включений.

Тип ГУ-Ь. Включения «оскольчатой» формы. Сразу после взрыва для самого материнского взорвавшегося включения характерна сложная, «лапчатая» форма. Дочерние, более мелкие включения отличаются «оскольчатыми» и «серповидными» формами. Увидеть кластер декрепитации в полном виде «взрыва сверхновой» - большое везение, так как трещина, вмещающая «созвездие», должна оказаться точно перпендикулярной оптической оси микроскопа. При любом наклоне плоскости трещины понять по нескольким включениям, что это - кластер, очень сложно Включения оскольчатой, серповидной или другой остроугольной формы говорят о том, что они, возможно, входят в какой-то кластер декрепитации. А еще «острые углы» говорят о том, что включение «молодое», и еще не успело скруглить все углы.

Тип ГУ-с. Включения с вытянутыми «хвостиками» и «клювиками». Включения «постарше» достаточно быстро округляются, но у многих из них остаются своеобразные «хвостики» и «клювики» - еще не затянувшиеся «острые углы», которые говорят о том, что они тоже отпосятся ко вторичным включениям, появившимся в результате природной декрепитации крупных ранних флюидных включений.

Тип V Двухфазовые гззово-водные включения относятся к явным вторичным включениям, так как приурочены к заросшим трещинам и к границам зерен. Значительная часть этих включений, вероятно, возникла после серий взрывов ранних включений. На снимке кластера декрепитации ясно видно, что часть образующихся включений относится именно к этой разновидности вакуолей.

Термодинамические параметры рудообразования

В результате анализа флюидных включений устанавливается следующая последовательность их формирования: однофазовые углекислотные > двухфазовые водно-углекис-лотные > трехфазовые водно-углекислотные > большая часть двухфазовых водных. Обе разновидности однофазовых углскислотных включений (жидкие и жидкие, слипшиеся с минералами-«присыпками») относится к ранним, сингенетичным с кварцем включениям. При нагреве они не успевают гомогенизироваться и трескаются. Если эту температуру декрепитации (около 200*С) условно принять за температуру гомогенизации, то по номограммам П. Брауна и В. Лэмба для плотности фазы СО? равной 1 г/см3 мы получим оценку давления равную чуть меньше 2 Кб.В ранних углекислотных включениях есть одна странность, о которой придется сказать особо. Они почти безводные. Это удивляет не только нас, но и многих других исследователей флюидных включений в метаморфических образованиях (см. об этом у Крофорда и Холлистера). Куда девалась вода? Кварц мог кристаллизоваться только из воды, а её практически нет. Есть несколько объяснений этого парадокса. Мы остановились на одном из них. Флюид гетерогенен - он состоит из двух несмешивающихся жидкостей - СОг и Н2О. При росте кристаллов кварца мелкие капли несмешивающегося СО? могут прилипать к поверхности роста и захватываться кристаллом, как «примесь», тогда как водная фаза, смачивающая эту поверхность, будет оставаться перед фронтом роста.

При параметрах метаморфизма: температура - выше 200°С, давление около или выше 2 Кб, плотность СОг выше, чем воды. Несмешивакмциеся фазы могут разделяться при подъеме за счет разницы в их плотности. Углекислота будет «выпадать» на растущие грани кварца как «осадок». Может быть, этим и объясняется то, что они ассоциируют с материалом присыпок - актинолитом, тремолитом и альбитом, которые тоже выпадают на растущие поверхности под действием силы тяжести. Некоторые, самые крупные включения жидкой СОг испытали природную декрегштацию. В отличие от каких-то других включений, которые «разлетаются вдребезги», они теряют герметичность своеобразно, выбрасывая в сторону один или два извилистых рукава. Как уже говорилось, если включение испытало природную декрепитацию, которая произошла, скорее всего, из-за подъема всей геологической структуры к дневной поверхности, то оно сформировалось при давлении

более 1.5-2 Кб. Это в определенной степени подтверждает оценку давления, полученную по стандартным номограммам.Двухфазовые углекистотно-водные включения, судя по замерам температур гомогенизации (в среднем 350°С) сформировались при давлении почти 4 Кб. Значит, на первых порах параметры образования кварца повышались - и температура и давление.

Предыдущие исследователи месторождения. А. Билаи и Д. Толесса считали, что вся кварцевая жила была сформирована на стадии ретроградного метаморфизма. Данные изучения первичных ранних включений противоречат этому мнению Только включения, по ряду признаков являющиеся вторичными, образовывались на стадии снижения температуры и давления. Но получается так, что давление снижалось быстрее, чем температура. Это приводило к тому, что во включениях нарастало избыточное давление по отношению к внешнему давлению. Когда оно в крупных включениях превышало примерно в два раза значение прочности кварца на разрыв (около 1.5-2 Кб), включения растрескивались с образованием серии новых, дочерних включений, адаптированных к новым термодинамическим условия. I

Термодинамические условия регионального метаморфизма

Р-Т условия регионального метаморфизма оценивались при помощи методов: арсено-пиритовый и хлоритовый геотермометры и мусковиговый геобарометр.

Арсенопиритовый геотермометр. Состав идеального арсенопирита (FeAsi „Si ж), Х<|0.13| находится между пиритом (FeSs) - лоллингитом (FeAs2) со стехиометрическим отношением Fe/(AsJ-S) = Vi. Однако имеются небольшие отклонения от этого отношения, указанные Klemm (1969) и Kretschmar и Scott (1976). В настоящей работе использовался состав 52 зерен арсенопирита из 13 аншлифов, в которых они сосуществуют с пирротином и пиритом и 18 зерен арсенопирита из 4 аншлифов, где он сосуществует с пиритом и пирротином Эти образцы отобраны из кварцевых жил и вмещающих пород Лега Демби и Са-каро. В кварцевых жилах типа 2 и 4 Лега Демби арсенопирит не установлен.

Результаты. Арсенопирит Легадемби обогащен Со и Ni. Содержание кобальта колеблется от 0.03 до 3.14 wt%, а никеля - от 0 до 1.98 wt%. Содержание сурьмы обычно ниже 0 09 wt%. Большинство арсенопиритов варьирует по составу. В некоторых арсенопиритах Лега Демби вариации состава являются ассиметричными, то есть одна сторона обогащена Со и Ni в сравнении с другой. Обогащение арсенопирита Со сопровождается обеднением S и Fe и обогащением As. Арсенопириты Сакаро по сравнению с Лега Демби содержат относительно меньше Со и Ni (0.04 - 0.97 и 0- 0.125 wt%) и больше Sb, содержания которой варьируют от ниже предела чувствительности до 0.83 wt%; наиболее частые значения >меньше 0 01 wt%. Содержание As в арсенопиритах Сакаро изменяется незакономерно.Д-ля Лега Демби As и Fe имеют положительную и отрицательную линейную корелляцию с суммой Со + Ni. При содержании Со и Ni < 1 wt% нет корелляции с содержанием As (в ат % Содержание серы в арсенопирите. по-видимому не зависит от содержания суммы Со и Ni когда оно < 1 wt%, но уменьшится с увеличением содержания Со и Ni когда их сумма > 1 wt%.

На Сакаро содержание As, Fe и S варьирует незначительно при содержании Со + Ni менее 0.25 wt%. Для значений Со + Ni > 25 wt% As имеет положительную, а S имеют соответственно положительную и отрицательную корелляцию с Со ^ Ni. Для арсенопирита Сакаро нет явной зависимости между содержанием Fe и Со + Ni. В целом вариации at. % As для содержаний Со + Ni < 0.25 wt% больше по сравнению с вариациями ат. % As для арсенопирита Лега Демби при содержании Со + Ni < 1 wt%.CocTaBbi арсенопиритов Лега Демби и Сакаро были нанесены на диаграмму S-Fe-As Все арсенопириты, за исключением одного зерна из Лега Демби, находятся близко к линии стехиометрического состава и внутри допустимых пределов, показанных пунктирной линией Kretschmar и Scott (1976). Для арсенопиритов Сакаро Со + Ni > 0.25 wt% нанесены минимальные и максимальные содержания Содержание As в at% из арсенопиритов Лега Демби варьирует от 31 34 до 33.99 Это соответствует температурному интервалу 390 - 527 °С (среднее 470°) при использовании арсенопиритового геотермометра (Kretschmar и Scott 1976). At% As в арсенопирите Сакаро при содержании Со + Ni < 0 25 wt% варьирует от 30 57 до 32 15, что даст

температуру от 340 до 443 "С At % As в арсепопиритах Сакаро содержащих Со + Ni > 0.25 wt% варьируют от 32.67 до 33 32, что соответствует температуре 475-500 °С.

Полевые и микроструктурные данные свидетельствуют, что оба месторождения были образованы в процессе одних и тех же деформационных событий. Также есть текстурные подтверждения. Наличие перекристаллизованного альбита на Сакаро и Лега-Демби, указывает на температуру >450 °С. Таким образом, наиболее вероятно, что подсчеты температуры по арсенопириту Сакаро с содержанием Со + Ni < 0.25 вес. %, недооценивают истинную температуру образования арсенопирита (дают более низкие значения) Поэтому, можно заключить, что температуры, оцененные по арсенопириту Лега-Демби с содержанием Со + Ni < 1 вес. %, отражают температуру образования арсенопирита. Для золоторудного месторождения Сакаро температурные рамки в 400-500 °С являются правдоподобными, а низкие температуры (>400 °С), полученные по арсенопириту с содержанием Со + Ni > 0.25 вес. %, могут отражать истинные температуры переотложения.

Хлоритовый геотермометр. Нестехиометрическая формула хлорита делает его потенциальным минералом для определения условий образования хлорита Хлориту свойственны значительные колебания состава. Его общая химическая формула (Ru^Ry^.'z^Sii-xAlx) ™О|0+»(ОН)ц.» (De Caritat et al., 1993), где u + у + z = 6, 7 = (у + w - x)/2, w обычно равен нулю или очень мал, R+2 представляет Mg" или Fe+I, RH обычно представлено А Г3 или Fe'3 и ? показывает структурные вакансии: VI октаэдрическая позиция и IV - тетраэдрическая позиция. Октаэдрическое размещение показывает сумму всех катионов в октаэдрических позициях как это видно из EVT = и + у. Элементами, встречающимися в незначительных количествах в октаэдрических позициях в хлорите: являются Cr, Ti, Ni, Mn, V, Си, Li. Замещение MgvlSi'v ? Al^Al™ является наиболее частым в хлорите. Оно приводит к перераспределению зарядов между тетраэдрическими и октаэдрическими позициями, но поддерживает общее равенство зарядов. Теоретически, Si*4 тетраэдрического замещения на АГ3 должно сопровождаться эквивалентным количеством октаэдрических замещений R+2 на АГ3 для сохранения зарядного баланса, то есть АРи Al™ должны быть эквивалентны. Однако, эти два значения не эквивалентны. Если А1"> A1IV, тогда окгаэдрические R+3 превышающие Al"'могут открываться как замещенные R+2 в соотношении 2:3. И наоборот, если Al1" < Al™, тогда, дополнительно к октаэдрическим R*3, например, в форме Fe+3, они могут быть рассмотрены как перемещенные А!" в отношении 1:1 Наблюдаемый диапазон замещений Al-Si в природном хлорите изменяется от Si2.34Al1.66 до Si3.45AI0.55 (Foster, 1962). Полный обмен Fe+2 и Mg" и упорядочение Fe+2, Mg+2 и АГ3 занимает более шести октаэдрических позиций в хлорите (Deer et al., 1962; Bailey, 1966,1975). Трехвалентные ионы замещаются двухвалентными в октаэдричсской позиции с минимальным общим количеством катионов 5 и 5.5 (Foster, 1962).

Микроскопические изучения прозрачных и полированных шлифов из кварцевых жил измененных и неизменённых вмещающих пород показывают, что хлорит - это вторичный минерал .Для хлоритов из гнейсов температура определена 269 "С, а для хлорита из био-тит-плагиоклазовых сланцев в 302 °С. Рассчитанные значения /Ог находятся близко, гематит -магнетитового буфера для хлоритов кварцевых жил. Рассчитанная фугитивность /Ог для хлоритов альбитовых пород и гнейсов попадает непосредственно выше линии пирит-пирротинового буфера. Рассчитанная фугитивность /Ог для хлоритов биотит-плагиокла-зовых пород находится много выше пирит + магнетит-пирротиового буфера Учитывая, что в образцах имеется парагенезис пирит+магнетит, это еще раз показывает на очень большую переоценнку /(ОгУРассчитанная /(S2) для хлоритов вмещающих пород попадает выше пирит-пирротинового буфера и более или менее соответствует минералогии пород. Наиболее низкие рассчитанные значения FeiOi хлоритов установлены в гнейсах, каторые имеют наиболее высокие отношения Fe/Fe+Mg.to очень важно, поскольку присутствие магнетита в породе указывает на высокую степень окисления.Полученные методом ХРД значения Ь„ колеблются в пределах 9.007-9.0131 А" , а рассчитанные значения в о (микро-зондовые данные) варьируют от 8.994 до 9.0054 А" при при среднем значении 9.002. Величины bo, полученные по методу ХРД больше, чем значения Ь0, рассчитанные из микро-зондовых анализов.

Мусковитовый Ьг геобарометр Все ограничения Guidotti и Sassi (1976) и Guidotti (1984) были приняты во внимание при оценке значений давлений по величине Ь0. Температуры,

полученные по арсенопиритовому геотермометру (среднее 470 °С) также были использованы для оценки давления. Содержание Si в формуле мускавита варьирует от 3.07-3.114. Это соответствует давлениям от 2.1-2.7 кбар по Р-Т диаграмме Massone и Schleyer (1987). Давление оцененное по Ьо (варьирует 8.994-9.0054 А), рассчитаны по микрозондовым анализам варьирует в пределах 3.7-4 кбар по диаграмме Guidotti и Sassi (1986). Значения Ьо (9.007-9.013 А), полученные по XRD соответствует давлениям 4.4-4.8 kb. Давление сильно зависит от температуры. Используя наиболее низкие температуры по арсенопирит (40СС) получено минимальное давление 3.2 kb по данным Ьо по XRD. Однако, эта точка на Р-Т диаграмме попадает в поле пирофиллита. Поскольку киаяит, а не пирофиллит ассоциирует с минерализацией, то давление должно быть выше чем 3.2 kb. Используя максимальную арсенопиритовую температуру (520 °С) и наибольшее значения Ьо (9.0132 А) верхняя оценка давления будет 6.2 kb.

Генезис золотой минерализации <•

Как показано ранее золотоносные кварцевые жилы Сакаро и Лега Демби имеют много общего в структурном положении. Они круто падают и субпараллельны простиранию сланцеватости (Si/S) и литологической слоистости. Кварцевые жилы будинированы с погружением оси складки, которая параллельна ориентировка минералов. Некоторые жилы дискордантны и в то же время слабо сматы в складки или слабо раздроблены. Некоторые жилы секут главную ориентировку минералов. Вторичные минералы, обычно актинолит, наложены на слоистость.

Таким образом, золото-кварцевая формация интерпретируется в основном, как синде-формационная, а некоторые жилы и вторичные минералы как поздне- и постдеформационные. Это означает, что минерализация образовалась одновременно с прогрессивной деформацией.

Другими свидетельствами синдеформационного формирования золото-кварцевой минерализации являются: 1. крутопадающая линейная ориентировка сульфидов, наложенные актинолит, кианит и турмалин; 2. присутствие золота во вторичном мусковите, который образовался вокруг зерен альбита или смят; 3. интенсивно смятые кварц-актинолитовые метасоматиты на Лега Демби и сильно перекрисгапизованный альбит на Лега Демби и Сакаро.

Гидравлический режим. Kenich (1986) предположил, что полосчатые кварцевые жилы, характерные для мезотермальных золотых месторождений, являются результатом циклического изменения гидравлического режима вкрест простирания зон сдвига: низкая флюидная проводимость соответствует перпендикулярному стрессовому давлению в зоне сдвига и относительно низкому флюидному давлению и высокой флюидной проницаемости, связанной с гидравлическим образованием трещин на обоих месторождениях. Это может указывать на циклические изменения гидравлического режима. Присутствие брекчированного кварца на Лега Демби также указывает, что флюдное давление было больше литостатического.

Вполне вероятно, что формирование кварцевых жил происходило в условиях высокого флюдного давления, что приводило к открытию трещин вдоль ослабленных зон.

Гидравлическая трещиноватость преимущественно развивается параллельно текстуре пород. Структурный контроль на Лега Демби выразился в размещении минерализации в интенсивно раздробленных мегаседментах в зоне шириной примерно 150 м. и совпадает с тектоническим контактом между зеленокаменными и гнейсовыми породами (Рис 3).

Приуроченность зоны сдвига к контакту этих пород обусловлена присутствием здесь пластичных тальковых сланцев, которые маркируют контакт гнесов и зеленокаменных пород. Подобная ситуация и на Сакаро, где имеется контакт между двумя литологический типами пород с контрастными физико-механическими свойствами (амфиболиты.)

Рис 3 Схематическая модель гидротермальной золотоносной системы месторождения Лета Демби.

Заключение

Золоторудная провинция Южной Эфиопии, в состав которой входит и рудный район Адоля, располагается в зоне, переходной между Нубийско-Аравийским и Мозамбикским поясами. Здесь отмечается выклинивание к югу полос, сложенных верхнепротерозойскими образованиями и расширение промежуточных блоков переработанных более древних пород. В данной зоне в течении всего протерозоя и в начале фанерозоя активно протекали процессы многократной тектоно-метаморфогенной переработки рифтогенных комплексов пород, приводившие к многоступенчатой регенерации и концентрации рудного вещества и,прежде всего, золота в разломно-трещинных структурах.

В исследованном регионе наиболее значимым фактором рециклинга золотого орудене-ния явились Панафриканские тектоно-термальные события. Возраст оруденения и заключительная фаза Панафриканских процессов приблизительно совпадают - 550±40 млн.лет. Выделяются малосульфидные золото-кварцевые жильные системы и обширные геохимические ореолы, в пределах которых в благоприятных геолого-структурных обстановках концентрации золота достигают промышленных уровней.

Схематическая модель подобной гидротермальной системы изображена на рис.3. Здесь показано на примере месторождения Лега Демби формирование в рифтовых системах глубинного заложения линейных рудных поясов в сдвиговых разломах. Эти нарушения служили флюидопроводниками и коллекторами метаморфогенно-гидротермальных золотоносных растворов. Происходил вынос из зон гранулитовых фаций золота в форме комплексных соединений Au(HS)' и отложение Au в ассоциации с кремнезёмом и сульфидами на участках развития зеленосланцевых фаций или на границе их с амфиболитовыми в сдвигово-раздвиговых структурах и зонах трещиноватости.

Полученные в данной работе результаты позволяют произвести переоценку золоторудного потенциала не только рудных районов Южной Эфиопии, но и других докембрийских металлогенических провинций мира. Одним из главных факторов контроля оруденения в их пределах являются периоды или стадии максимальной переработки более древних вул-каногенно-осадочных комплексов и интрузивных образований основного и ультраосновного составов, содержащих первичную золоторудную минерализацию. Эта переработка включает образование мощных флюидно-динамических систем, возникающих при регио- ••

нальном метаморфизме и тектоно-магматических импульсах в зонах с повышенными значениями геотермального градиента.

Опубликованные работы по теме диссертации

1. Шатагин H.H., Тека С.Х. Изучение флюидных включений в рудных кварцах на месторождениях золота Лега Демби и Сакаро (Южная Эфиопия). Материалы XI международной конференции по термобарогеохимии. г.Александров, ВНИИ-СИМС, 2003.

2. Shatagin N.N., Sobolev R.N., Teka S.H. Fluid inclusion in quartz veins of the Lega Dembi and Sacaro gold deposits (Southern Ethiopia). The International Jubilee Conference. VNnSIMS, Alexandrov, Russia, Abstracts, 2004.

3. Тека C.X.. Соболев Р.К.Старостин В.И. Метаморфогенно-гидротермальные золоторудные месторождения Лега Демби и Сакаро (Южная Эфиопия). Известия секции наук о Земле РАЕН, вып. 12,2004.

4. Шатагин H.H., Тека С.Х. Флюидные включения в кварце золоторудных месторождений Лега Демби и Сакаро (Южная Эфиопия). Вестник МГУ, серия геология, 6,2004.

5. Starostin V.l., Pelimsky G.A.,Leonenko Е.А., Sakia D.R., Teka S.H. Geodynamcs and gold potential of the early precambrian. 32 International Geological Congress, Florence,Italia, Abstracts, 2004.

I

г

Подписано в печать 12.07.2004 Формат60x88 1/16 Объем 1 Опл. Тираж 100 экз Заказ № 111 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119992 г Москва, Ленинские горы, д 1 Главное здание МГУ, к 102

P.S. оо

РНБ Русский фонд

2006-4 2447

i

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Сиюм Хайле Тека

Введение.

Глава I. Физико-географический очерк.

Глава П. История геологической изученности района.

Глава П1. Геологическое строение района.

Стратиграфия.

Тектоника.

Разрывные нарушения.

Полезные ископаемые.

Редкие металлы.

Глава IV. Геология месторождений золота.

Литология.

Структура.

Контроль золотой минерализации.

Вторичные изменения вмещающих пород.

Глава V. Цитологический состав рудовмещающих комплексов.

Минералогия рудных жил.

Глава VI. Геохимическое изучение рудного района и золотых месторождений.

Месторождение Лега Демби.

Золотое месторождение Сакаро.

Глава VII. Оценка Р - Т условий формирования золотой минерализации и регионального метаморфизма.

Термодинамические параметры минералообразования.

Р-Т оценки регионального метаморфизма.

Термобарометрия.

Количественная оценка степени метаморфизма.

Глава VIII. Возраст золотой минерализации.

Рубидий-стронциевая геотермометрия.

Глава IX. Генезис золотой минерализации.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геологическое строение и условия образования золоторудных месторождений Лега Демби и Сакаро"

Актуальность работы. Месторождения Лега Демби и Сакаро являются одними из крупнейших золоторудных месторождений в Эфиопии. Они известны с 1930 г. и разрабо-тываются с 1941 г. Однако ещё остаётся много нерешенных вопросов, связанных с перспективами месторождений, методами поисков и с установлением их генезиса. Крайне важно выявить факторы контроля оруденения; условия образования промышленных руд; определить геохимические особенности руд, источники рудного вещества, природу рудоносных флюидов; дать прогноз рудных тел на глубину и решить другие вопросы геолого-экономического характера.

Главная цель работы состоит в выяснении особенностей строения и условий формирования месторождений. Особое внимание было уделено изучению флюдных включений в минералах рудной ассоциации; изотопного состава РЬ, С, Н, О; установлению источников золота и ассоциирующих металлов; происхождению гидротермальных флюидов; выявлению сопутствующих золоту металлов; установлению механизма осаждения золота; выявлению элементов-спутников золота; сопоставлению с другими золотыми рудами, месторождениями и рудо-проявлениями региона; изучению природы гидротермальных флюидов, связанных с золотой минерализацией.

Фактическая основа и методика исследования. В основу работы положен материал, собранный автором в ходе полевых работ 1994-1996 годах. За последний период были проанализированы данные предыдущих исследований по золотой минерализации, структуре, геологическому строению пояса Адола, и, особенно, золотых месторождений Лега Демби и Сакаро. В результате было выполнено литологическое картирование вмещающих пород и составлена геологическая карта масштаба 1:500. Также изучалась петрография и петрохимия вмещающих пород. Сбор образцов выполнялся по профилям через рудные тела, находящиеся в гранито-гнейсах на востоке и кварцево-слюдистых графитовых сланцах на западе. На западе был также изучен керн скважины 601, пробуренной через западный контакт рудной зоны. Собранные образцы были исследованы петрографически и минералогически. Были выполнены анализы: силикатные и на элементы-спутники. Исследования флюидных включений выполнены на образцах рудного кварца. Детально изучены шлифы и сделано 20 химических анализов горных пород. Проведено рентгеновское исследование в лаборатории геологического факультета университета Майнц, Германия (16 образцов). Исследование флюидных включений производилось в лабораториях кафедры геологии и геохимии полезных ископаемых геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Получено 14 анализов изотопов РЬ, КЬ, Бг, Б, С, О.

Научное и практическое значение работы.Впервые установлена гидротермально-ме-таморфогенная природа золоторудных месторождений Лега Демби и Сакаро, которые формировались при температуре 300-400° С и давление 1.5-3.5 кбар. Установлена важная роль в образовании и размещении гидротермальных изменений и золотой минерализации сдвиговых деформаций. Изучен парагенезис кварцевых жил, который представлен золотом, сульфидами и сульфосолями меди, свинца, цинка и карбонатами. Определены термодинамические и физико-химические параметры формирования руд по данным исследования флюидных включений в рудных кварцах; изучен изотопный состав РЬ, С, О, Н, что позволило установить природу минералообразующих флюидов и выяснить источник рудного вещества. По результатам изучения рудовмещающих структур, морфологии и строения жил с учетом геохимических исследований даны рекомендации о проведении роиско-во-разведочных работ на месторождениях Лега Демби и Сакаро.

Защищаемые положения

1. Кварц-золоторудные месторождения Лега Демби и Сакаро рудного района Адоля расположены среди пород Аравийско-Нубийского щита на юге Эфиопии. Эти породы слагают узкую ленту внутри Мозамбикского пояса гнейсов и представляют собой остатки офи-олитов островных дуг, сформированных в течение неопротерозойского цикла Уилсона. Горные породы метаморфизованы до уровня высоких ступеней зеленосланцевой - низких ступеней амфиболитовой фаций. Позже они подверглись ретроградному метаморфизму зеленосланцевых фаций и тектоническим деформациям.

Структура района и месторождений формировалась в течении 5 фаз деформации (Дь Д2, Дз, Д*, Д5). Ранние фазы (Д1, Д2) характеризуются сдвигово-взбросовыми т^ктони- (/ ческими движениями. Остальные фазы представлены системами кливажа, рассланцева-ния, будинажа, тектонической расслоенности и трещиноватости. Они отличаются друг от друга ориентировкой полей напряжений и термодинамическими условиями деформирования.

2. Термодинамические условия формирования рудовмещающих метаморфических комплексов были оценены с помощью комплекса методов. Температуры, полученные по сосуществующим гранат-биотиту и гранат-роговая обманка составляют 450-550° С. Гранат-роговая обманка-плагиоглаз-кварцевый геобораметр и тетраэдрический А1 в роговой обманке дают значение давления при региональном метаморфизме 5.3-7 КЬ. Арсенопиритовый термометр дает значения 400-500° С. Мусковитовый геобарометр дает давления в пределах 4-5 КЬ. Это подтверждается ассоциацией кианита и плагиоклаза и отсутствием Маргарита и парагонита, что характеризует минимальное давление как 3.3, а максимальное около 5 КЬ для принятой температуры 470° С.

3. Золотая минерализация месторождений Лега Демби и Сакаро контролировалась структурой и литологией пород. Структурный контроль в Лега Демби выражался в приуроченности оруденения к деформированным и смещенным блокам метаосадочных пород по региональным зонам сдвигов Лега Демби и Афлата, имеющим ширину около 150 м. В районе Сакаро минерализация приурочена к тектоническим контактам между амфиболитами и метаосадочными породами. Ограниченность минерализации по мере удаления пением тектонических процессов и неблагоприятными для ру

Литологический контроль золотой минерализации выразился в размещении оруденения в менее компетентных метаосадках на об^1Г месторождениях. Эти породы были оптимально проницаемы для флюидных потоков и образования золото-кварцевых жил, вследствие их расслоенности и деформированное™. Присутствие полосчатых кварцевых жил на Лега Демби и Сакаро свидетельствует о циклических изменениях флюидного давления (от высокого до низкого) во время отложений золота с временным супралитостатическим давлением флюидов. На это указывает присутствие брекчиевых кварцевых жил на месторождении Лега Демби.

4. Изучение флюидных включений в кварцевых жилах на Лега Демби и Сакаро обнаружило пять типов включений, из которых только два (такие как низко-СОг-НгО и высоко-С0г-Н20) генетически связаны с минерализацией золота. Низко-ССЬ-НгО включения показывают нижнюю температуру растворения до -44° С. Некоторые из них содержат твердые включения. Такие включения, а также отмеченные выше два типа контрастных по содержанию углекислоты включений соответствуют необходимым условиям для несмесимости флюидов. Первичные золотосодержащие флюиды характеризуются высоким содержанием кальция и представлены системой Н20-С02-СаС12-КаС1-[КС1-СН4]. Осаждение золота объясняется, главным образом, потерей частиц серы в течении разделения флюидных фаз и, частично^ период сульфидации в кварцевых жилах.

Датированием возраста Ш)-8г методом по мусковиту определен возраст золотой минерализации 550±40млн. лет. Возраст пород 550-500 млн. лет для «посттектонических гранитов» зеленокаменного пояса Адола, фиксирует конец Панафриканского тектоно-тер-мального события. Возраст минерализации совпадает с датированием по циркону РЬ-РЬ методом, составляющим 650-550 млн. лет, что соответствует заключительной стадии тек-тономагматической активности панафриканских событий Южной Эфиопии. Таким образом, золотая минерализация формировалась во время стадии кратонизации гранитов зе-ленокаменных образований пояса Адола. скими свойствами пород.

5. На Лега Демби вмещающие породы характеризуются повышенным содержанием золота и образуют широкие геохимические аномалии. Кроме того, установлены аномалии РЬ, Си, As и Sb. В отличии от Лега Демби, на месторождении Сакаро развиты аномали As, W, РЬ, Си. Эти элементы-спутники находятся только в рудной зоне. На основании геолого-геохимических исследований намечен комплекс поисковых признаков и предпосылок.Он включает тектонический и литологический контроль оруденения; выделение геохимических аномальных ореолов (Au, Pb, As, Sb, W, Си и др. элементы), околорудных зон изменения (серицитизация, хлоритизация, карбонатазация, сульфидизация и др.) Проведенные о „ исследования выявили высокую потенциальную золотоносность неопротерзоиских мобильных поясов Южной Эфиопии.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на двух международных конференциях в г.Александров (2003 и 2004 гг.) и опубликованы в трудах этих конференцийг. Сделан доклад и опубликованы тезисы на 32 МГК (Италия, Флоренция, 2004). Приняты к печати две статьи.

Работа выполнена на кафедре геологии и геохимии полезных ископаемых геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова при постоянном содействии и помощи научного руководителя профессора, д.г.м.н. В.И. Старостина, научного консультанта, д.г.м.н., профессора Р.Н. Соболева и доцента H.H. Шатагина. На разных этапах диссертанту помогли советами и консультациями сотрудники кафедры геологии и геохимии полезных ископаемых (вед.н.с. Ф.П. Мельников, с.н.с. Д.Р. Сакия, доц. А.Л. Дергачев, доц. A.A. Бурмистров, инж. E.H. Балычев и др.), а так же профессор Л.Д. Оникиенко (МГГРУ). Кроме того, успешному проведению исследований способствовали представители зарубежных учреждений, в частности, геологического факультета при университете Майне, - ФРГ, prof. Kroner А. (декан) и Dr. Ismail Hussen (сотрудник), а также MIDROC (Эфиопия) Dr. Aregaw Yerdaw (генеральный, менеджер). Всем этим лицам автор приносит глубокую благодарность.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения", Сиюм Хайле Тека

Заключение

Золоторудная провинция Южной Эфиопии, в состав которой входит и рудный район Адоля, располагается в зоне, переходной между Нубийско-Аравийским и Мозамбикским поясами. Здесь отмечается выклинивание к югу полос, сложенных верхнепротерозойскими образованиями и расширение промежуточных блоков переработанных более древних пород. В данной зоне в течении всего протерозоя и в начале фанерозоя активно протекали процессы многократной тектоно-метаморфогенной переработки рифтогенных комплексов пород, приводившие к многоступенчатой регенерации и концентрации рудного вещества и,прежде всего, золота в разломно-трещинных структурах.

В исследованном регионе наиболее значимым фактором рециклинга золотого орудене-ния явились Панафриканские тектоно-термальные события. Возраст оруденения и заключительная фаза Панафриканских процессов приблизительно совпадают - 550±40 млн.лет. Выделяются малосульфидные золото-кварцевые жильные системы и обширные геохимические ореолы, в пределах которых в благоприятных геолого-струкгурных обстановках концентрации золота достигают промышленных уровней.

Месторождения золота образовалось в результате комбинации: разделения флюидной фазы и сульфидизаци в кварцевых жилах. Датированием возраста Шэ-Бг методом по мусковиту определен возраст золотой минерализации 550+-40млн. лет. Возраст пород 550500 млн. лет для «посттектонических гранитов» зеленокаменного пояса Адола, фиксирует конец Панафриканского тектоно-термального события. Возраст минерализации совпадает с датированием по циркону РЬ-РЬ методом, составляет 650-550 млн.лет заключительной стадии тектономагматической активности Панафриканских событий Южной Эфиопии. Таким образом, золотая минерализация формировалась во время стадии кратонизации гранитов зеленокаменных образований пояса Адола.

На Лега Демби вмещающие породы имеют аномальное содержание золота и образуют широкий золотой ареал. Кроме того, установлены аномалии РЬ,Си,Ав и БЬ, тогда как месторождение золота в Сакаро характеризуется аномалиями Ав^,РЬ,Си. Эти элементы-спутники находятся только в рудной зоне. Отсюда следует, что необходимо проводить региональные литолого-геохимические исследования для выявления перспективных площадей. Это требует анализа золота с чувствительностью больше 5 ррЬ. Другие приведенные выше элементы-спутники также могут быть использованы для проведения поисков золо-та.Установлены зоны изменения, такие как окремнение, серицитизация, хлоритизация, карбонатизация, сульфидизация и др. Вариации химизма вмещающих пород также помогают выявить такие зоны. Хотя не со всеми зонами изменениями связана золотая минерализация, тем не менее присутствие наложенных минералов может указывать на присутствие золотой минерализации. Так на месторождении Лега Демби проявлена карбонатизация. Методы поисковой геофизики также могут помочь при выявлении зон изменения.

Рис. 39 Схематическая модель гидротермальной золотоносной системы месторождения Лега Демби.

Схематическая модель подобной гидротермальной системы изображена на рис. 39 Здесь показано на примере месторождения Лега Демби формирование в рифтовых системах глубинного заложения линейных рудных поясов в сдвиговых разломах. Эти нарушения служили флюидопроводниками и коллекторами метаморфогенно-гидротермальных золотоносных растворов. Происходил вынос из зон гранулитовых фаций золота в форме комплексных соединений Аи(Ш)" и отложение Аи в ассоциации с кремнезёмом и сульфидами на участках развития зеленосланцевых фаций или на границе их с амфиболитовыми в сдвигово-раздвиговых структурах и зонах трещиноватости.

Полученные в данной работе результаты позволяют произвести переоценку золоторудного потенциала не только рудных районов Южной Эфиопии, но и других докембрийских металлогенических провинций мира. Одним из главных факторов контроля оруденения в их пределах являются периоды или стадии максимальной переработки более древних вул-каногенно-осадочных комплексов и интрузивных образований основного и ультраосновного составов, содержащих первичную золоторудную мннерализацию.Эта переработка включает образование мощных флюидно-динамических систем, возникающих при региональном метаморфизме и тектоно-магматических импульсах в зонах с повышенными значениями геотермального градиента.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Сиюм Хайле Тека, Москва

1. Балашов Ю.А. Геохимия редкоземельных элементов. М.:Наука, 1976,267 с.

2. Беллавин О.В., Вагшаль Д.С., Ниренштейн В.А. Шарташский гранитный массив (Средний Урал) и связь с ним золотого оруденения//Изв. АН СССР.-Сер. геол.-1970.-№6.-С.86-90. Бетехтин А.Г. Минералогия. М.: Госгеолиздат, 1950. 955с.

3. Бородаевский Н.И., Бородаевская М.Б. Березовское рудное поле.-М.: Металлургиздат, 1947.264 с.

4. Бородаевский Н.И., Кутюхин П.И. О происхождении жильных трещин Березовскогс золоторудного месторождения // Советская геология, 1939, №2, с. 81-84.

5. Бортников Н.С., Генкин А.Д., Коваленкер В.А. Минералого-геохимические показатели условий гидротермального рудообразования / Эндогенные рудные районы и месторождения. М.: Наука, 1987. С.40-59.

6. Бортников Н.С., Прокофьев В.Ю., Раздолина Н.В. Генезис золото-кварцевого месторождения Чармитан (Узбекистан) / Геол. руда, мест., 1996. Т.38. №3. С.238-257.

7. Бортников Н.С., Сазонов В.Н., Викентьева О.В., Викентьев И.В., Мурзин В.В., Наумов В.Б. Носик Л.П. Роль магматогенного флюида в формировании Березовского мезотермальногс золото-кварцевого месторождения, Урал // Докл. АН. 1998. Т.363. №1. С. 82-85.

8. Бушляков И.Н. Флюидный режим формирования золоторудных месторождений золото-сульфидно-кварцевой формации Урала // Ежегодник-1998 / Ин-т геологии и геохимик УНЦ АН СССР.-1999.-С.202-203

9. Вернадский В.И. История минералов земной коры. 1927. Т.1, вып.2.

10. Вернадский В.И. Опыт описательной минералогии. 1908. Т. 1, вып. 1.

11. Воган Д., Крейг Дж. Химия сульфидных минералов. М., Мир, 1981. 576 с.

12. Гзовский М.В. Основы тектонофизики. М.: Наука. 1975. 536 с.

13. Годовиков A.A. Висмутовые сульфосоли . М.: Наука, 1972. 303с.

14. Гриненко В.А., Гриненко Л.Н. Геохимия изотопов серы. М.6 Наука, 1974.195с.

15. Еремин Н.И. Скрытая минералого-геохимическая зональность колчеданных рудных тел // Геол. рудн. мест., 1977. №6. С.39-55.

16. Ермаков Н.П. Геохимические системы включений в минералах (Включение минералообразующих сред источник генетической информации). М.: Недра, 1972.

17. Ермаков Н.П., Долгов Ю.А. Термобарогеохимия. М.: Недра, 1979. 271с.

18. Ерохин А.М. Новые методы определения плотности углекислоты и концентрации раствора во флюидных включениях состава HiO-CCh-NaCl по температуре плавления газгидрата // Геохимия, 1993. №5. С. 720-742.

19. Заири Н.М., Глухов А.П., Васюта Ю.В. Изотопно-геохимические модели золоторудных месторождений// Советская геология. №6. 1987. С. 101-108.

20. Зарайский Г.П. Зональность и условия образования метасоматических пород. М., Наука, 1989. 342с.

21. Звягина О.В. Распределение РЗЭ в минералах Березовского рудного поля (Средний Урал). // Мат. Четвертой научной студенческой школы "Металлогения древних и современных океанов 98". Миасс: ИМинУрО РАН, 1998, с. 147-149.

22. Звягина О.В. Условия образования Березовского золоторудного месторождения, Ур

23. Игумнов С.А., Перкова Р.И., Чесноков Б.В. Зональное распределение изотопов серы в кристаллах пирита и некоторые особенности формирования сульфидной минерализации Березовского золоторудного месторождения на Урале // Геохимия, 1977, №9, с. 1407-1412.

24. Калюжный В.А. Усовершенствованная микротермокамера для анализа жидких включений // Тр. Всесоюзн. н.-и. ин-та пьезосырья. 1958. Т.2. Вып.2. С. 43-47.

25. Колтун Л.И. Применение минералотермического анализа для изучения генезиса некоторых золоторудных месторождений Урала. Тр. ВНИИП, т. 1, вып. 1,1957.

26. Константинов М.М., Варгунини Н.П., Косовец Т.Н., Симкин Г.С., Шишакова Л.Н. Минералого-геохимическая зональность золоторудных месторождений // Геол. рудн. мест., 1998.T.40.JV® 1 .С.20-34.

27. Куруленко P.C. История формирования гранитоидов Шарташского массива // Ежегодник-1976 / Ин-т геологии и геохимии УНЦ АН СССР, 1977.С.39-41.

28. Куруленко P.C. Редкие земли в гранитоидах Шарташского массива // Ежегодник-1995 / Ин-т геологии и геохимии УНЦ АН СССР, 1996

29. Минералогические индикаторы генезиса эндогенных руд. Петровская Н.В,, Мозгова H.H., Бородаев Ю.С., Новгородова М.И., Воробьев Ю.К., Носик Л.П. М.: Наука, 1987. 232с.

30. Минералы. Справочник. T.I. М.: Изд. АН СССР, 1960. 618с.

31. Многофакторные прогнозно-поисковые модели месторождений золота и серебра Северо-Востока России. Колл. авторов. Ред. М.М. Константинов, И.С. Розенблюм, М.З. Зиннатуллин. 1992.140с.

32. Мозгова H.H. Нестехиометрия и гомологические ряды сульфосолей М.: Наука, 1985. 264с.

33. Мурзин В.В. Рудные минеральные ассоциации как показатель геологических и физико-химических условий формирования месторождений золота Урала // Автореф. на соиск. докт. 1997.

34. Некрасов И.Я. Геохимия, минералогия и генезис золоторудных месторождений. М., Наука, 1991.302с.

35. Ненашева С.Н. Экспериментальное исследование природы примесей серебра, сурьмы и висмута в галените. Новосибирск: Наука, 1975.124с.

36. Носик Л.П. Изотопные методы при изучении минералообразования. М.: Наука, 1986. 222с.

37. Овчинников Л.Н. Полезные ископаемые и металлогения Урала. М.:ЗАО"Геоинформмарк",40