Особенности локализации вулканогенно-гидротермальных проявлений золота в углеродистых толщах Казахстана

Углеродистые толщи докембрийского и палеозойского возраста на территории Казахстана часто содержат скопления металлов (золота, серебра, полиметаллов). Одной из особенностей группы золоторудных месторождений, локализованных в этих толщах, является связь с вулкано-плутоническими ассоциациями основного и кислого состава; они отнесены нами к вулканогенно-гидротермальной золоторудной формации. В локализации оруденения важную роль играют разрывные нарушения, брекчиевые трубки (эксплозивные брекчии), игнимбритовые и субвулканические тела.

На примере трех рудных районов Казахстана можно реконструировать историю формирования рудоносных углеродистых пород, оценить роль вулканизма, криптовулканизма, интрузивной деятельности, постмагматических и тектонических процессов.

В Казахстане рудные поля приурочены к сложной, линейно вытянутой на многие километры зоне глубинных разломов. Рудовмещающая толща выполняет депрессии, образовавшиеся в разломных зонах на послеорогенной стадии развития региона. Особенностью вмещающего «черносланцевого» комплекса каменноугольного возраста является присутствие своеобразных пачек вулканогенно-осадочных пород, содержащих до 30—50% твердого углеродистого вещества. С данными образованиями совмещены участки минерализации золота. Образование пород связано с многоэтапным развитием активных зон, реликтами которых являются вулкано-интрузивно-купольные структуры, окончательно оформившиеся в результате внедрения крупных магматических масс. Наиболее типичные образования, здесь встречающиеся, — это гибридные углеродистые лавобрекчии, автомагматические брекчии, эксплозивные брекчии, часто сменяющиеся вверх по разрезу углеродистыми силицитами (углеродисто-кварцевыми, брекчированными, рассланцованными метасоматитами), а по латерали — пластами тех же пород, но не содержащих углеродистого вещества.

Глубина формирования месторождений определяется глубиной локализации минерализованных магматических образований. Малоглубинные, субвулканические месторождения связаны с продуктами подводных излияний лав — гибридными лавовыми брекчиями или субвулканически-ми лиственитизированными телами, которые развиты в юго-западной части описываемой структурной зоны; глубинно-вулканические — локализуются в эксплозивных брекчиях и более характерны для северного участка зоны.

Рудоносные лавовые брекчии и эксплозивные брекчии Восточного Казахстана тесно связаны с магматическими породами. Гибридные лавовые брекчии подстилаются лавобрекчиями и туфолавами андезитобазальтового состава и включают субвулканические тела диоритового и диабазового состава, испытавшие минерализацию (рис. 1, см. рис. 3, а). Субвулканические тела, в свою очередь, тесно связаны с малыми интрузиями диорит-гранодиоритового комплекса. Эксплозивные брекчии не имеют видимых переходов к подстилающим магматическим фациям и представлены в основном слепыми телами (рис. 2, рис. 3, б). Лишь иногда отмечаются переходы в небольшие тела лавобрекчий андезито-базальтового состава, сопровождающиеся субвулканическими габбро-диабазовыми порфиритами, дайками альбитизированных диоритовых, диабазовых порфиритов и сиенит-порфиров.

Разноструктурные макро- и микробрекчии аномально обогащены (до 60%) твердым углеродистым веществом. Такие содержания углеродистого вещества в брекчиях еще не описаны в других районах. Обломки пород имеют угловатую и округлую форму и представлены базальтовыми, андезитовыми порфиритами, дацитовыми порфирами, гиалокластитами. Встречаются также кварц или интрузивные обломки габбро-диабазового, лейкогаббрового и альбитофирового состава. Меньше в брекчиях обломков пород, слагающих подстилающие и перекрывающие пачки (туфопесчаники, аргиллиты, алевролиты и туффиты). В цементе часто присутствует гидробиотит, большое количество углеродистого вещества, меньше карбонатов. Слабо обогащенный углеродистым веществом цемент часто глинизирован или имеет игнимбритоподобное строение.

Широкое распространение эксплозивных брекчий отражает связь оруденения с вулканизмом, однако величина локализованных в брекчиях месторождений определялась масштабами криптовулканизма и проявлениями гидротермальных процессов. Руды часто повторяют линзовидную и изометричную форму тел, сложенных брекчиями (см. рис. 1,2). Золоторудная пирит-арсенопиритовая минерализация вкрапленного типа отмечается во всех разновидностях макро- и микробрекчий, но особенно преобладает в псефито-псаммитовых разностях макробрекчий. Характерны повышенные содержания золота в глыбовых обломках витрокластитового состава. Менее минерализованы мономинеральные скопления углеродистого вещества. Обычно золотоносность эксплозивных и гибридных брекчий повышается в зонах интенсивного окварцевания. При этом морфология таких брекчий усложняется дополнительным брекчированием и рассланцеванием (смятием), синхронными с гидротермальной проработкой. Это приводит к образованию кварц-карбонат-углеродистых брекчий и сланцевидных разностей с линзовидно-полосчатой текстурой, включающих реликты обломков первичных брекчий, что свидетельствует о совпадении в пространстве криптовулканизма и гидротермальной деятельности и соответственно двух морфологических типов руд (вкрапленного и жильного). Кроме того, это свидетельствует о пульсационном и длительном характере постмагматических процессов, с которыми связано оруденение, начиная с пропилизации, серицитизации, лиственитизации и кончая карбонат-кварцевым метасоматозом. В основном развиты арсенопирит-пирит-кварцевая и полиметаллически-сульфидно-кварцевая минерализации, а локально — антимонит-кварцевая.

В Центральном Казахстане вкрапленная золото-сульфидная и золотокварцевая жильная минерализация приурочены к углеродистым игнимбритам и силицитам и характеризуются повышенным фоном сурьмы. Обычно углеродистые игнимбриты тесно связаны переходными разностями с подстилающими ортосланцами, игнимбритами докембрия (рис. 4, а) и сопровождаются более поздней криптовулканической деятельностью. Золото-кварцевые жилы пространственно ассоциируют с телами углеродистых игнимбритов и углеродистых эксплозивных брекчий, будучи локализованы между теми и другими, что свидетельствует о парагенетической связи образования кварцево-жильных рудных зон и эксплозивных брекчий.

В Северном Казахстане давно доказана приуроченность золотого оруденения некоторых месторождений к эксплозивным брекчиям (см. рис. 4, б). Эти брекчии незначительно обогащены углеродистым веществом. Частично руды распространяются по мелкообломочным рассланцованным туфам и туффитам, повсеместно содержащим маломощные тела (апофизы) брекчий. Эти брекчии более молодые, чем вмещающие их среднеордовикские вулканиты (лавобрекчии, туфы базальтового состава), и состав их кисло-средний. Дайки диорит-порфиров, спессартитов и одинитов имеют тесную связь с вулканитами, но с брекчиями их контакты не выявлены. Однако дайки всегда в какой-то степени изменены и минерализованы.

Рудные зоны представлены тонко-мелкозернистыми метасоматитами серицит-кварцевого и кварцевого состава, в различной мере обогащенными включениями углеродистого вещества (до 5—10% Cорг). Часто содержат реликты эксплозивных брекчий.

Золоторудная минерализация здесь представлена двумя морфологическими типами — прожилково-вкрапленным и жильным, причем последний имеет подчиненное значение (золото-карбонат-кварц-сульфидный). Основная (ранняя) генерация прожилково-вкрапленного типа характеризуется золото-пирит-арсенопиритовым составом, поздняя — золото-реальгар-антимонитовым. Ранняя генерация представлена преимущественно пиритом почковидного, фестончато-полосчатого и ритмично-полосчатого строения, что свидетельствует о формировании этих месторождений на несколько меньших глубинах, чем глубинно-вулканические месторождения Восточного Казахстана.

Всю рассматриваемую группу месторождений можно отнести к углерод-мышьяково-сурьмяной золоторудной формации. Можно говорить как об общих, так и о специфических особенностях вулканогенно-гидротермальных месторождений, которые локализованы в углеродистых толщах или толщах, содержащих примесь углеродистого вещества.

К общим типоморфным особенностям относятся:

1) приуроченность зон минерализации к пачкам вулканитов и криптовулканических брекчий, обогащенных твердыми битумами, что определяет связь оруденения с вулканизмом;

2) большая роль, которую играют в локализации руд разрывные нарушения, приводящие к образованию мощных зон рассланцевания, брекчирования, и флексурообразные изгибы антиклинальных и синклинальных структур высокого порядка;

3) золото-пирит-арсенопирит-кварц-углеродистая минеральная ассоциация, слагающая преимущественно прожилково-вкрапленные руды;

4) присутствие колломорфного тонкодисперсного пирита ранней генерации и антимонита поздней генерации.

Отличительные типоморфные особенности состоят в следующем:

1) гидротермальные изменения в районах североказахстанского и улутауского проявлений выражаются в форме березитизации и окварцевания, а в Восточном Казахстане — в виде пропилизации, лиственитизации, березитизации и окварцевания;

2) для восточноказахстанских месторождений характерно частое совмещение в рудных телах прожилково-сульфидно-вкрапленного и кварцево-жильного типов выделений;

3) ранняя продуктивная ассоциация проявлений Северного Казахстана обогащена пиритом и арсенопиритом колломорфной формы, а эта же ассоциация в Восточном Казахстане характеризуется игольчатым арсенопиритом, пентагондодекаэдрическим и кубическим пиритом, а то время как колломорфный пирит имеет подчиненное значение;

4) в восточноказахстанских месторождениях золото-антимонитовая минерализация имеет подчиненное распространение, а в североказахстанских— значительное и тесно связана с эксплозивными брекчиями.

Прямая корреляционная связь углеродистого вещества с золотом в данной формации обычно отсутствует. Дисперсное углеродистое вещество сорбировано на топких частицах пород. Гнезда, скопления, слепые жилки, жилы мощностью до 1,5 м, конкреции и линзы заполнены миграционными формами углеродистого вещества. Его количество возрастает в рудных горизонтах (30—60% — Cорг), пространственно совпадая с апикальными зонами рудных тел. На основании аналитических данных углеродистое вещество отнесено к классу керит-антраксолит-шунгитов. Казахстанский шунгит по многим признакам аналогичен шунгиту Карелии. Он встречается в тесном парагенезе с золотоносными сульфидами. Колломорфные фрамбоидальные сульфиды характерны для шун-гитовых или сидерит-шунгитовых конкреций (рис. 5, а). Золотоносный арсенопирит хаотически развивается по скоплениям шунгита (см. рис. 5, б), однако очень часто шунгит развивается по зонам роста арсенопирита и пирита (см. рис. 5, в). Мелкозернистый золотоносный игольчатый арсенопирит ассоциирует с шунгитом в брекчиях, обогащенных кварцем. Для этих месторождений характерна сорбционная эпигенетическая форма связи углеродистого вещества с золотом, так как более всего золотом обогащены углеродистые эксплозивные и лавовые брекчии, испытавшие дополнительное дробление и гидротермальную переработку, а также зальбанды кварцевых жил вблизи контакта с углеродистыми образованиями. Обнаружена парная корреляция золота с органической серой, а также с мышьяком, висмутом, сурьмой, которые часто накапливаются синхронно с углеродистым веществом. Следовательно, золото и его элементы-спутники сорбируются углеродистым веществом. Сорбционно-сингенетическая форма связи, определяющая одновременную миграцию золота с битумоидами, вероятна на участках с локальными повышениями содержания фона золота и концентрации углеродистого вещества в породах, не подверженных метасоматическим изменениям и залегающих за пределами рудных горизонтов.

Генезис углеродистого вещества весьма сложен, максимальное накопление его отмечается в эксплозивных и гибридных лавовых брекчиях, испытавших гидротермальное изменение и несущих оруденение. Углеродистое вещество принимает активное участие в оруденении, выполняя роль восстановителя-осадителя. Оно неоднократно мигрирует, меняя формы связи с золотом от сорбционно-сингенетической до сорбционноэпигенетической.

Казахстанский шунгит карбонизируется под воздействием нескольких факторов. Один из них термокаталитический, сопровождающий эксплозивный процесс, второй — термический фактор интрузии и третий — тектоническое давление. Присутствие шунгита в рудных горизонтах углеродистых толщ и его скоплений в апикальных частях рудных зон, парагенезис с рудными постмагматическими минералами свидетельствуют о важной роли углеродистого вещества в рудных процессах и позволяют разработать новые критерии поисков, оценки руд в Казахстане, локализованных в углеродистых толщах. Золоторудные месторождения контролируются в основном литологическим и тектоническим факторами. В роли литологического фактора выступают высокоуглеродистые вулканиты или эксплозивные брекчии, являющиеся характерным компонентом пестрых вулканогенно-осадочных комплексов. Изучение и выявление таких пачек имеют важное значение для поисков скоплений многих металлов в углеродистых толщах.