Gold-uranium deposits in the zones of structural and stratigraphic discordances of Central Aldan
Gold-uranium deposits in the zones of structural and stratigraphic discordances of Central Aldan
Abstract
The article examines the gold-uranium deposits of the central part of the Aldan Shield, a unique gold-uranium province in Eastern Siberia. This is the first attempt to link the gold and uranium deposits of the Central Aldan with structural and stratigraphic discordances. It has been established that the spatial distribution of the ore fields within the deposits is largely determined by regional zones of structural and stratigraphic discordance (SSD) at the boundary between the Lower Proterozoic rock complex and the Cambrian platform cover, and at the boundary between the base of the Palaeozoic carbonate cover and the terrigenous sediments formed during the region’s tectonomagmatic activation phase. At the base lie metamorphic rocks and migmatites of Archean age. The metallogeny of the Aldan Shield is determined, first and foremost, by the onset of tectonomagmatic activation, a phase associated with the combination of two geostructural elements: small alkaline intrusions and Mesozoic tectonic zones, which inherited older faults. It has been found that three main formation types of gold and gold-uranium deposits, formed during the Mesozoic tectonomagmatic activation of the Central Aldan ore district 140–125 million years ago, are closely associated with geotectonic structures. The identification of large-scale industrial gold and uranium deposits in rocks covering the surfaces of structural and stratigraphic discordance and/or beneath them is a key priority for the replenishment of the gold and uranium mineral resource base within the Republic of Sakha (Yakutia). This is consistent with the strategic objectives of the flagship programme ‘Geology – Reviving the Legend’ for the development of deposits of strategic minerals.
1. Введение
Примерно 25% добываемого урана в мире приходится на месторождения типа «несогласия» (unconformity-related deposits), поэтому данные месторождения представляют большой интерес не только с научной точки зрения, но и с инвестиционной привлекательностью. Крупнейшие месторождения данного типа находятся на Канадском щите, в бассейне Атабаска, в урановорудном районе Аллигейтор-Риверс, Австралийский щит и в протерозойском бассейне Комболджи
. Главными особенностями месторождений «несогласия» являются их большие размеры и высокие содержания полезного ископаемого в рудах.Основные публикации как в отечественной, так и зарубежной литературе, посвящены месторождениям урана типа «несогласия», расположенным в Канаде и Австралии
, , , .Так, авторы работы
рассматривают условия локализации и структурно-тектонические особенности, генетические особенности месторождений «несогласия» Канады и Австралии с целью поисков месторождений аналогов в России. В работе авторы всесторонне рассматривают геологическое строение, этапы образования месторождений урана типа «несогласия» в трафогенной структуре Атабаска (Канада). Авторами работы сделан вывод, что генезис месторождений необходимо рассматривать как низкотемпературные гидротермальные.Автором работы
рассмотрены особенности геологического строения урановых месторождений, вещественный состав руд, дана оценка перспектив рудоносности районов в речных палеодолинах уральского региона. В работе сделан вывод, что урановые месторождения Урала, типа «несогласия» в речных палеодолинах приурочены к поверхностям структурно-тектонического и стратиграфического несогласия.В работе
, на примере месторождений урана в бассейне Комболджи (Австралия), рассматривают образование континентальных осадочных бассейнов протерозоя и связанные с ними месторождения «несогласия». Авторы отмечают, что в протерозойских осадочных бассейнах находятся многие из крупнейших на Земле месторождений высококачественного железа и урана, которые образовались в ответ на первоначальное насыщение кислородом гидросферы и атмосферы после Великого события насыщения кислородом. Массивы отложились в результате тектонических изменений, которые привели к образованию ряда суббассейнов с палеотопографическим рельефом протяженностью в сотни метров. Урановая минерализация, связанная с несогласованностью, и является продуктом совместной эволюции геосферы, биосферы, геохимическим и минералогическим продуктом насыщения Земли кислородом.А.А. Пэк и др., в статье
, выдвигают гипотезу происхождения уникальных руд бассейна Атабаска (Канада) в результате многоэтапного телескопированного отложения урана в структурных ловушках, созданных на начальном этапе формирования месторождений и впоследствии подновляемых сейсмотектоническими воздействиями. Мобилизация урана из урансодержащих пород фундамента бассейна могла происходить при движении флюидов по трассе их межразломного перетекания, с окислительными условиями, в ассоциации с процессами отложения эксфильтрационной и инфильтрационной рудной минерализации на участках контура термоконвективной циркуляции флюидов с восстановительными условиями .Структурно-стратиграфические несогласия (ССН), как фактор локализации золотоурановых руд и связь с мезозойской тектономагматической активизацией Алданского щита, представляют большой интерес, как с научной, так и с прикладной точки зрения. Алданcкий щит представляет собой крупное, вытянутое в субширотном направлении тектоническое поднятие фундамента основания Сибирской платформы. В основании залегают метаморфические породы и мигматиты архейского возраста. Нижнепротерозойские гранитизированные гнейсы и кристаллические сланцы перекрывают породы основания.
Кристаллические сланцы, кварциты, гнейсы и другие комплексы пород, отличающиеся по минеральному составу и степени метаморфизма, образованные в раннем докембрии, инъецированы разнообразными и разновозрастными дорифейскими магматическими телами.
Среди раннепротерозойских магматических пород преобладают гранитоиды
.Карбонатные породы венд-кембрийского возраста с несогласием перекрывают древние образования фундамента, их мощность достигает 500- 600 м.
Карбонатные породы среднего структурного этажа развиты в отдельных участках недр на прогибах фундамента в западном и восточном блоках Алданского щита и со структурно-стратиграфическим несогласием подстилающие сланцы гнейсы.
Верхний структурный этаж проявлен в грабенах и узких прогибах, в которых сохранились, от размыва, в небольших объемах терригенные мезозойские молассоидные и угленосные отложения. Они отделены от платформенных отложений закарстованной поверхностью структурно-стратиграфического несогласия.
Алданский щит является крупным металлогеническим таксоном Монголо-Охотского надвигово-складчатого пояса, где наиболее ярко проявился киммерийский орогенез в узле сочленения Урало-Монгольского и Тихоокеанского подвижных поясов. Это этап возникновения крупнейшей в Евразии Алданской золотоурановой провинции. Золотоурановая провинция включает крупные месторождения золота и урана, и отличается рядом специфических, присущих только ей особенностей геотектонического, структурного и рудногенетического характера
, .Рудные поля золоторудных и золотоурановых месторождений, несмотря на пространственную разобщенность, отличаются сходством в том, что в их строении существенным является рудоконтролирующая роль крупных геологических несогласий между породами нижнего протерозоя и отложениями нижнего палеозоя, и между венд-кембрийскими отложениями платформенного чехла, и комплексами пород этапа мезозойской тектономагматической активизации.
Целью данной статьи является попытка связать месторождения Центрального Алдана золота и урана с промышленным типом месторождений «несогласия».
2. Материалы, методы исследования
Источником фактических данных послужили публикации в открытой печати и материалы научно-исследовательских работ на Эльконском горсте, выполненные сотрудниками (Бойцов В.Е., Пилипенко А.Г., Верчеба А.А. и др.) Российского государственного геологоразведочного университета им. Серго Орджоникидзе (МГРИ).
Мы не ставили задачей сопоставления золотоурановых месторождений Центрального Алдана с его мировыми аналогами, чем предлагаемая работа принципиально и отличается от ранее опубликованных исследований. По ряду имеющихся признаков, которые являются общими для всех месторождений типа «несогласия», это структурно-стратиграфические несогласия и размещение рудных залежей вблизи поверхности ССН, что, по нашему мнению, связывает золотоурановые месторождения Центрального Алдана с месторождениями типа «несогласия».
Для металлогенической провинции Алданского щита характерен позднемеловой, щелочной, интрузивный магматизм. В пространственной близости со структурно-стратиграфическим несогласием, мезозойскими интрузиями и дайками образованы рудные поля месторождений золота и урана в рудных районах
.Золотоурановые формации Алданской металлогенической провинции и типы месторождений определены по геологической позиции, связи с магматическими породами, тектоническими нарушениями, зонами кварц-калишпатовых метасоматитов, морфоструктурным особенностями рудных залежей и вещественному составу руд
, .По геолого-генетическим характеристикам каждое месторождение уникально, хотя все они обладают некоторыми общими чертами
, .В Центральной части района, где щелочные интрузии практически отсутствуют, в тектонических разломах глубокого заложения пород кристаллического фундамента развиты крупные золотоурановые зоны Эльконского горста
, . Помимо структурно-стратиграфического несогласия, имеющего рудоконтролирующую роль, локализация месторождений связана с тектоническим зонами древнего заложения, подновленными в мезозое.В пространственной связи с мезозойскими тектоническими структурами находятся четыре основных формационных типа золотых и золотоурановых месторождений в Алданском районе: золото-карбонат-сульфидный, уран-золотосодержащий, золото-порфировый, а также карстовый золото-малосульфидный
.3. Обсуждение результатов
3.1. Месторождения золото-карбонат-сульфидной формации
Золотосульфидная формация «лебединского типа» включает мелкие и средние месторождения, локализованные главным образом в основании толщи карбонатных пород платформенного чехла, в зоне структурно-стратиграфического несогласия
.В пределах рудного поля широко распространен золото-карбонат-сульфидный тип оруденения, локализованное в метасоматических породах кварц-калишпатового состава. Протолитами являются как известняки и доломиты, так и песчаники. Месторождения состоят из большого количества небольших рудных залежей и жил, с высоким качеством руд с богатым содержанием золота.
К золотосульфидной формации относят средние по запасам руды месторождения и многочисленные рудопроявления преимущественно линзовидной и жильной морфологии в породах венд-нижнекембрийского карбонатного чехла
.Месторождения данного формационного типа расположены в тектонической зоне, в участке изменения простирания основных разрывов от восточного на субмеридиональное. Сдвиги по разломам и определили блоковое строение рудного поля.
Структурным рудоконтролирующим элементом месторождений является зона структурно-стратиграфического несогласия в основании отложений платформенного чехла. В регионе месторождения и проявления золотой минерализации контролируются положением этой зоны несогласия. Рудные залежи стратиформного типа залегают под покровом вендско-кембрийских известняков и доломитов на нижнепротерозойских гнейсах и сланцах.
Для рудных залежей установлена стратиграфическая приуроченность к нижней 50-150 метровой пачке карбонатного платформенного чехла, залегающего непосредственно над кристаллическими породами нижнего структурного этажа.
Крупные рудные залежи приурочены к площадям широкого развития малых секущих и послойных интрузий и даек мезозойских щелочных пород. Локализация рудных тел определяется благоприятным сочетанием согласных зон рассланцевания поверхности структурно-стратиграфического несогласия с крутопадающими разрывными нарушениями и пологой складчатостью.
Мощность послойных пологих залежей изменяется от 0,1 до 5 м, в среднем составляет 0,5-1,5 м. Их ширина изменяется от нескольких метров до 60 м. Длина десятки-первые сотни метров, до 1500 м. Форма залежей сложная.
Жилообразные тела прожилково-вкрапленных руд имеют мощность 0,1-2 м и длину 30-1200 м. Протяженность по падению определяется положением жил по отношению к контакту вмещающей карбонатной толщи с породами нижнего протерозоя, где оруденение выклинивается.
Содержание золота в рудах варьирует от 5-10 г/т (в секущих жильных телах) до 70-80 г/т (в залежах), в среднем составляет 15-25 г/т. Распределение содержаний золота весьма неравномерное. Содержание серебра составляет в среднем 20-40 г/т. Попутные компоненты распределены в отдельных рудных телах неравномерно.
По данным В.И. Казанского модельный возраст метасоматитов составляет 155-140 млн. лет, а возраст рудных минералов 135-130 млн. лет
.3.2. Месторождения уран-золотосодержащей формации в метасоматитах
Крупные золотоурановые месторождения выявлены в породах основания Алданского щита, в ореоле наиболее активного проявления процессов мезозойской тектономагматической активизации и щелочного метасоматоза
, .Уран-золотосодержащие месторождения залегают в древних метаморфизованных породах поднятого блока Эльконского горста, где отсутствуют породы венд-кембрийского осадочного чехла и, соответственно, не сохранилась зона структурно-стратиграфического несогласия.
Уран-золотосодержащие месторождения Эльконского горста локализованы в древних, но подновленные в мезозое, наиболее протяженными крутопадающими минерализованными тектоническими зонами северо-западного простирания
, .Тектонические зоны сложены многочисленными субпараллельными швами, выполненными тонкозернистыми плотными породами - пирит-карбонат-полевошпатовыми метасоматитами. Золотоносные линзы этих зон относятся нами к формации метасоматитов-эльконитов
, . Урановое браннеритовое оруденение наложено на элькониты, расположено внутри метасоматитов. в виде системы выдержанных, тектонических швов с первичной урановой минерализацией.Признаком гидротермального процесса Эльконского типа является широкое проявление, на ранних стадиях, щелочного калиевого метасоматоза, со значительной активностью углекислоты и серы. Преобладающий щелочной характер гидротермальных растворов определил состав золотоносных метасоматитов и браннеритовую форму урановой минерализации.
Перечисленные особенности рудообразующего процесса и тесная связь в нем золота и урана, позволяют предположить совместный перенос этих металлов в растворах, в форме тиосульфатных комплексов, устойчивых в данных условиях.
О глубинном магматогенном происхождении серы, входящей в состав сульфидов золотоурановых зон Эльконского горста, свидетельствует ее изотопный состав d S34 - 34 - от -0,1 до -12,6 ‰
.Крупное свободное золото этой золотоносной стадии минерализации имеет пробность 630-720.
Золотоурановые зоны пользуются в пределах Эльконского горста весьма широким распространением. У крупнейшей из них – зоны Южная, непрерывная протяженность оруденения, по простиранию составляет до 18,6 км.
Рудная зона Южная и другие унаследованные структуры являются подновленными в мезозое тектоническими зонами глубокого заложения. Зоны вмещают метаморфизованные дайки метадиоритов и наложенные на них бластомилонитовые швы с браннеритовым оруденением.
3.3. Месторождения золото-пирит-кварцевой формации
Рудное поле месторождений объединяет ряд близко расположенных рудных залежей, находящихся на северо-западном продолжении золотоурановых зон Эльконского горста, в области структурно-стратиграфического несогласия венд-нижнекембрийских известняков и терригенных угленосных отложений нижней юры, где в карстовых воронках проявлено золотоурановое оруденение.
Золотоурановые рудные залежи локализованы во впадине, выполненной 600 метровой венд-кембрийской карбонатной толщей и залегают в верхней, закарстованной части карбонатных пород, у контакта с вышезалегающими юрскими угленосными терригенными отложениями.
Оруденения в карстовых полостях являются редким типом урановых месторождений. В известняках формировались карстовые полости, над которыми образовались трубообразные структуры обрушения, пересекающие карбонатный разрез.
Сближенные группы таких карстовых полостей образуют двенадцать золоторудных карстовых месторождений, пять являются наиболее крупными. В доломитовой толще породы, на глубине около 100–170 м, и с ограничениями на флангах в виде выступов и относительно поднятых блоках фундамента, проявлена рудовмещающая палеокарстовая система.
В карстовых полостях были обнаружены реликтовые глыбы размером до нескольких метров, представленные неокисленными первичными, обычно ураносодержащими золотыми рудами
.В рудном районе распространены мезозойские многофазные дайки субмеридионального или северо-западного направления. Дайки часто отчетливо контролируют положение карстовых полостей и вскрываются в их днищах.
Рудные залежи, группирующиеся вдоль субмеридиональных магматических структур, сложены золотоносными песчано-глинисто-обломочными образованиями, выполняющими лентообразные, в плане карстовые, полости.
Рудоносные карстовые полости выполнены окисленным, рыхлым, красно-бурым, глинисто-песчаным материалом, содержащим переменное количество щебнисто-глыбовых обломков разной крупности. Обломки состоят в основном из вмещающих карбонатных пород. В них также иногда присутствуют нижнеюрские песчаники, мезозойские дайки, изредка – не окисленные первичные золотоурановые руды.
Золотоносные скопления являются следствием переотложения первичных руд в пирит-адуляр-кварцевых метасоматитах и слагают рудные залежи мощностью до десяти метров.
Рудные обломки, размером до нескольких метров, представлены не окисленными первичными урансодержащими золотыми рудами, которые характеризуются относительно высокими содержаниями золота (8-20 г/т) и содержат в среднем 0.1 % урана, связанного с мелкими выделениями его оксидов.
В нижних частях рудоносных карстовых полостей наблюдаются зоны дробления и брекчирования известняков, мощностью до 60 м. Протяженность отдельных золотоносных карстовых полостей составляет от 20 до 1800 м. По глубине золоторудные залежи выполняют всю полость, но обычно они тяготеют к верхним и средним частям палеокарста.
Более богатые руды обычно приурочены к верхним частям полостей, где и отмечены глыбы первичных руд. Глыбы первичных руд имеют в основном брекчиевидное строение. В их составе выделяются светлые, часто остроугольные, обломки размером до нескольких см и темный цемент. По форме, цвету, следам слоистости первоначально светлые обломки были представлены известняками, а цемент, очевидно, содержал углисто-глинистый и песчанистый материал нижнеюрских осадков, материал карстового дна юрского бассейна.
Следовательно, первичное уран-золотое оруденение было связано с рудоносными растворами, сформировавшими крупные рудные зоны Эльконского горста. Эти растворы, поступая на продолжении зон в карбонатные породы чехла, были равновесными с этими породами и поэтому поднимались в них по тектоническим зонам без химического взаимодействия.
В результате эволюции состава щелочно-карбонатных растворов и взаимодействия с породами терригенной юры были образованы первичные уран-золотые руды месторождений золото-пирит-кварцевой формации, происхождение которых, до настоящего времени, остается неясным и которые протягиваются по простиранию более чем на 25 км.
4. Заключение
Таким образом, приведенные данные позволяют сделать вывод, что формирование первичных руд, представленных уран-золоторудными пирит-адуляр-кварцевыми метасоматитами, происходило в процессе мезозойской тектономагматической активизации, вдоль фиксируемых мезозойскими дайками зон крутых разрывных нарушений, на уровне палеоповерхности структурно-стратиграфического несогласия залегания предъюрского карста и частично – вмещающих его пород.
С тектоническими структурами тесно связаны три основных формационных типа золотых и золотоурановых месторождений в Алданском районе: золото-карбонат-сульфидный, уран-золотосодержащий и золото-малосульфидный. В результате эволюции состава щелочно-карбонатных растворов, в зоне структурно-стратиграфического несогласия Алданского щита и их проникновения в карбонатную толщу чехла, до области ее контакта и взаимодействия с породами терригенной юры, были образованы первичные уран-золотые руды крупных месторождений карстового типа, которые сейчас являются основными объектами добычи коренного золота в районе.