Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Золоторудный процесс в метаморфических толщах

ВАК РФ 04.00.11, Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

Текст научной работыДиссертация по геологии, доктора геолого-минералогических наук, Сазонов, Анатолий Максимович, Москва



КРАСНОЯРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И ЗОЛОТА

На правах рукописи

САЗОНОВ Анатолий Максимович

ЗОЛОТОРУДНЫЙ ПРОЦ1 ф

МЕТАМОРФИЧЕСКИХ то (^Ж ^

Специальность 04.00

Москва - 1998

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, академик РАН A.A. Маракушев

доктор геолого-минералогических наук, профессор В.В. Иванов

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

Ведущая организация: Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт цветных и благородных металлов (ЦНИГРИ)

Защита состоится{ у> Д в 1400 час. на заседании

диссертационного Совета Д 071.4)9. 01 при Институте минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов по адресу: 121357, г. Москва, ул. Вересаева, 15

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института

Диссертация в виде научного доклада разослана ■Wjo^J^I vi^ 1998 г.

J

f0ü - о

Ji /С J J

Ученый секретарь

диссертационного Совета ОР^О В.А.Легейдо

А-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одной из острейших проблем геологии является обеспечение потребности государства в минеральном сырье в условиях быстрого истощения ранее выявленных запасов, что невозможно без совершенствования концепций рудообразования и металлогенического анализа. Перед геологами стоит задача поисков месторождений в экономически освоенных районах с большими запасами и технологичными рудами. Значительным потенциалом промышленной золотоносности обладают районы миогеосинклияалей, сложенных преимущественно сланцевыми толщами. За последние десятилетия только в Средне-Сибирском регионе открыто несколько месторождений, эксплуатация которых позволит утроить производство металла в Красноярском крае. Разработка теоретических основ рудогенеза, обобщение производственных и научно-исследовательских материалов необходимы для практических целей.

Цели и задачи исследования. Целью работы является изучение генетической природы золотого оруденения в метаморфических толщах, пространственного положения золоторудных месторождений в зональных метаморфических комплексах, условий проявления и особенностей протекания золотооруденения на фоне метаморфических процессов. В связи с этим решались следующие задачи:

1. Петрологическое изучение разновозрастных метаморфических толщ.

2. Определение концентраций и особенностей распределения золота в породах архейского ареального метаморфизма и зональных метаморфических комплексах протерозойского и фанерозойского возраста.

3. Исследование золотоносности мантийных флюидно-магматических образований.

4. Изучение геологического положения, строения и вещественного состава золоторудных месторождений в метаморфических толщах.

5. Минералого-геохимическая типизация месторождений золота в метаморфических толщах.

6. Обоснование комплекса геолого-геохимических критериев и признаков размещения золоторудных месторождений и разработка конкретных рекомендаций для поисково-разведочных работ.

1 Научная новизна. В ходе исследований геохимии золота и золоторудного есса в метаморфических толщах получен ряд новых научных результатов, . 1щих вклад в понимание эндогенного золотооруденения в метаморфи-_ ~:оких толщах и отличающихся от ранее обсуждавшихся в литературе.

А 1- Установлены повышенные концентрации золота в метаморфитах >|йского возраста (20-30 мг/т), что является геохимической особенностью • ? =1 толщ. Чарнокитообразование, гранитизация и диафторез приводят к выно-^Лалла из пород гранулитовой фации.

® 2. В процессе формирования протерозойских и фанерозойских зонных метаморфических комплексов установлен привнос золота глубинными

■(ядами в метаморфизуемые породы.

%

I

3. Доказано дискретное распределение золота в породах разнофаци-альных метаморфических зон. Минимальные концентрации характерны для пород амфиболитовой фации, мигматитов и гранитизированных пород. Термодинамические условия амфиболитовой фации не способствуют аккумуляции металла. Накопление золота фиксируется в породах промежуточных фаци-альных зон. Главными его концентраторами являются минералы со структурно-химической неупорядоченностью, связанной с перестройкой их кристаллической структуры в переходных РТ-условиях метаморфизма.

4. Впервые обоснован вывод, что промышленное золотооруденение формируется в тектонометаморфических зонах вдоль изоград регионально метаморфизованных пород.

5. Установлено концентрированное оруденение в участках телескопи-рования разновозрастных метаморфических процессов, проявляющихся в кристаллических сланцах и метаморфогенно-гидротермальных образованиях. Локализованное оруденение связано с регенерацией руд раннего этапа рудообразования.

6. Исследования рудогенерирующей роли мантийных восстановленных флюидов привело к открытию нового генетического типа золото-платинового оруденения в нефелиновых породах в пределах Маймеча-Котуйской, Кузнецко-Алатаусской и Приангарской щелочных провинций Средней Сибири.

Практическая значимость работы. Результаты исследования позволяют конкретизировать поисковые критерии и признаки кварцево-жильного и сульфидно-вкрапленного золотого оруденения в метаморфических толщах мио-геосинклинальных областей. Картографические материалы автора и его рекомендации по дальнейшим направлениям геологоразведочных работ (ГРР), выработанные в процессе многолетних исследований, использовались в проектах и отчетах по результатам ГРР Перевальнинской, Советской, Партизанской, Ведугинской и Северо-Ангарской ГРП, Северной и Ангарской геологоразведочных экспедиций, производственных объединений "Енисейзолото" и "Запсибзолото".

Обнаруженная нами золотоплатиновая минерализация в нефелиновых породах имеет практическое значение. В настоящее время уртиты Кия-Шалтырского месторождения разрабатываются для получения глинозема. Годовая производительность переработки руды на Ачинском глиноземном комбинате может обеспечить попутное извлечение до 10 тонн благородных металлов (Аи, Р1, Мг и Ag). Благороднометальная минерализация нефелиновых руд, по нашему мнению, является глобальной закономерностью, поэтому активизация геолого-технологических работ по извлечению золота, серебра и платиноидов из нефелиновых руд будет способствовать новой концепции развития золотоплатиновой горнодобывающей промышленности.

Исходный материал и личный вклад в решение проблемы. В основу выполняемого исследования положены материалы 30-летней работы по изучению золоторудных месторождений Енисейского кряжа, Кузнецкого Алатау, Горной Шории и Маймеча-Котуйской провинции. Финансирование работ осуществлялось геологическими предприятиями министерства геологии

РСФСР и министерства цветной металлургии СССР. За этот период проведены крупные тематические работы, преимущественно прогнозной металлогеничес-кой ориентации, на территориях рудных полей месторождений Советского, Эльдорадо, Ведугинского, Олимпиадинского, Васильевского, Удерейского, Герфеда, Бабушкиной Горы, Коммунаровского, Саралинского, Балахчинского, Знаменитинского, Кундат-Кундустуюльской рудной зоны, Лебедского и других. Начиная с 1970 года, автор диссертации руководит научной и производственной тематикой геологических исследований. Средства федерального бюджета министерства общего и профессионального образования Российской Федерации незначительного объема, а также финансирование по грантам Минобразования РФ, Международной Соросовской программы образования в области точных наук и Красноярского краевого фонда науки позволили частично обобщить материалы производственных работ, выполнить исследования по геохимии золота в некоторых классических метаморфических комплексах территории бывшего Советского Союза.

Лично автором формулировались задачи исследований и составлялись программы научно-производственных работ по хозяйственным договорам и госбюджетным темам. При проведении полевых работ автором выполнялись наиболее ответственные маршрутные работы, документация подземных горных выработок, керна скважин, сбор и лабораторное исследование эталонных коллекций по месторождениям и рудным районам. При камеральной обработке полевых материалов выполнялись основные работы по петрографии, минералогии и геохимии рудных полей и составлялись тексты отчетов. К работам привлекались студенты и аспиранты Томского политехнического университета и Красноярской академии цветных металлов и золота.

При разработке защищаемых положений диссертации использованы материалы исследований по хоздоговорным и госбюджетным темам: "Выявление участков локализованного оруденения по результатам нейтронно-активационного анализа и вещественный состав руд месторождения "Эльдорадо" (1967-1970), "Эндогенная зональность месторождений золота восточного склона Кузнецкого Алатау" (1969-1971), "Составление прогнозно-металлогенической карты масштаба 1:50000 Северо-Енисейского рудного района" (1970-1972), "Эндогенные геохимические ореолы Удерейского золото-сурьмяного месторождения" (1974-1975), "Перспективная оценка месторождений золота Партизанского рудного узла" (1976-1982), "Геологическое строение и рудоносность Кундат-Кундустуюльской рудной зоны" (1981-1985), "Перспективная оценка глубоких горизонтов и флангов месторождения Советское" (1982-1985), "Составление геологической карты масштаба 1:25000 северной части Саралинского рудного поля и оценка перспектив глубоких горизонтов и флангов Андреевской и Каскадной жил" (1987-1992), "Перспективная оценка Балахчинского рудного поля" (1995-1998), "Вещественный состав и типизация руд Ведугинского месторождения" (1989-1991), "Геохимия золота в метаморфических толщах" (1991-1994), "Рудоносность метаморфических комплексов" (1995-1998), "Нетрадиционная благородно-метальная рудоносность Средней Сибири" (1996-1998). В 1995-1996 г.г. автор

диссертации выполнил исследования в рамках программы "Сибирь" СО РАН по теме "Перспективная оценка золото-платиновых проявлений на восточном склоне Кузнецкого Алатау".

Исходным материалом изучения распределения золота в метаморфических толщах явились коллекции пород архейских метаморфитов Канской глыбы, Побужья, кольской серии, вскрытой скважиной СГ-3, зональных метаморфических комплексов протерозоя (воронцовской серии Воронежского массива, ладожской и сортавальской серий Северного Приладожья, тейской и сухопитской серий Енисейского кряжа) и альпийского метаморфического комплекса хребта Музкол Юго-Восточного Памира, собранные автором совместно с Ю.П.Бовиным, А.А.Ананьевым, В.К.Бернатонисом, В.А.Сараевым, А.А.Кременецким и М.С.Дюфуром.

Аналитические работы проведены в лабораториях геологии золота (нейтронно-активационный и полярографический методы анализа) Томского политехнического университета, аналитическом центре ОИГГиМ РАН (микрозондовый, нейтронно-активационный, атомно-абсорбционный, термо-барогеохимические, рентгеноструктурный, химический силикатный, ИК-спектроскопии, ДТА, изотопно-геохимической геохронологии и другие), Центральных лабораториях бывших ПГО "Запсибгеология", "Красноярск-геология" и Томской комплексной экспедиции (спектральные и силикатные анализы).

Методика исследований. Основным методологическим принципом исследований служит историко-геологический подход к решению поставленных задач на основе комплексного учета геологической, петрологической, минералого-геохимической, термобарогеохимической и изотопно-геохронологической информации. Теоретической базой исследований служат концепции метаморфических фаций, геологического картирования и моделирования рудных полей, методы минералого-геохимической геотермометрии, парагенетичес-кого анализа рудных минеральных ассоциаций, лабораторных кристаллоопти-ческих исследований, структурно-химического типоморфизма минералов, нейтронно-активационного и атомно-абсорбционного анализов микроконцентраций золота.

Поскольку при решении поставленных задач использовался комплекс методов, многие исследования проводились совместно со специалистами в различных областях геологических наук:

1. Геолого-петрологическое картирование рудных полей золоторудных месторождений Енисейского кряжа и Кузнецкого Алатау - с коллегами-геологами А.А.Ананьевым, В.К.Бернатонисом, В.А.Сараевым, Е.А.Звягиной, С.И.Леонтьевым, Р.А.Цыкиным, С.А.Ананьевым, И.Н.Широких.

2. Исследование опорных геологических разрезов зональных метаморфических комплексов - с В.Г.Петровым, С.В.Сараевым, М.С.Дюфуром, А.А.Кременецким, Ю.П.Бовиным.

3. Изучение изотопно-геохимических особенностей пород и интерпретация их возраста - с Л.В.Фирсовым, А.П.Травиным.

4. Исследование структурного и химического типоморфизма минералов - с Л.М.Кривопуцкой.

5.Определение микроконцентраций золота - с В.Г.Цимбалист, Р.Д.Мельниковой, О.А.Пьянковой.

6. Термобарогеохимические исследования минерального вещества - с А.А.Томиленко.

7. Микрозондовые исследования породообразующих и рудных минералов - с Ю.Г.Лаврентьевым, Л.Н.Поспеловой, О.Н.Майоровой, Ю.И.Маликовым, Л.В.Агафоновым, Г.И.Шведовым.

Защищаемые положения.

1. Древнейшие супракрустальные метаморфические породы гранулитовой фации характеризуются повышенными относительно кларка концентрациями золота. Чарнокитообразование, гранитизация, мигматизация и диафторез в гранулитовых толщах приводят к выносу золота. Эти толщи могли быть одним из источников металла для протерозойских и фанерозойских месторождений.

2. В зональных метаморфических комплексах метапелитов и метабазитов протерозойского и фанерозойского возраста концентрации золота в 2-5 раз превышают содержание металла в алеврито-глинистых сланцах зон ката- и метагенеза и распределяются дискретно в фациальных сериях метаморфитов. Наиболее низкие концентрации металла характерны для пород амфиболитовой фации. Двукратное превышение концентраций золота относительно амфиболитовой фации типично для пород зеленосланцевой и эпидот-амфиболитовой фаций. Аккумуляция металла происходит в породах граничных условий метаморфизма (фаций, субфаций). В область метаморфизма золото привносится глубинными флюидами.

3. Золоторудные месторождения Енисейского кряжа расположены на границах фаций зонального регионального метаморфизма. Оруденение приурочено к тектонометаморфическим аномалиям, осложняющим линейные и брахиформные складки. Метаморфизм и оруденение в зонах рассланцевания, милонитизации и дробления пород обязаны потокам глубинных высокотемпературных растворов. Кварцево-жильные месторождения располагаются в структурах, осложняющих линейные складки, золото-сульфидные - брахи-формную складчатость.

4. Локальный аллохимический метаморфизм и оруденение в тектоно-метаморфических зонах проявляются в два этапа. На раннем (прогрессивном) этапе образуются узкие линейные зоны граната, биотита, серицита и хлорита. В наиболее метаморфизованных породах первого этапа метаморфизма формируются минеральные ассоциации золото-арсенопирит-пирит-кварцевого и золото-арсенопирит-пиритового составов. Проявление второго (регрессивного) этапа метаморфизма связано с подновлением нарушений, поперечных к линейности тектонометаморфических зон. Метаморфиты первого этапа подвергаются диафторигенным преобразованиям. В рудных телах формируется золото-полиметаллически-сульфидная минерализация. Изменения в рудах характеризуются регенерацией ранних гидротермальных образований,

интенсивной диссоциацией ранних сульфидов, отложением новых генераций сульфидов, образованием минеральных фаз - "выпотов". Метаморфизм руд приводит к их облагораживанию и формированию рудных столбов.

5. Повышенная фоновая золотоносность метаморфических толщ связана с привносом золота в зоны складчатости и метаморфизма подкоровыми флюидами. Подвижность металла в процессе регионального метаморфизма не сопровождается промышленным концентрированием. Месторождения золота формируются в зонах глубинных разломов, где метаморфизм зон смятия завершается золоторудным гидротермальным процессом. Глубинные флюидные эманации способствуют гранитообразованию в нижних сечениях земной коры, региональному метаморфизму складчатых толщ, являются мощным источником и транспортом благородных металлов для формирования золоторудных месторождений в метаморфических толщах.

Публикации и апробация работы. В государственный геологический фонд сдано 13 отчетов по научно-исследовательской производственной тематике, в которых изложен фактический материал, послуживший основой для научных публикаций и диссертации. По теме диссертации опубликовано 110 работ, в том числе 2 персональные и 2 коллективные монографии. Основные результаты исследований д