Динамометаморфизм в углеродсодержащих породах докембрия и золото-сульфидная минерализация


В складчатых сооружениях, обрамляющих Сибирскую платформу, широким распространением пользуются докембрийские осадочно-метаморфические комплексы, в стратиграфических разрезах которых значительное место занимают пачки углеродсодержащих серых, темно-серых, черных песчаников, сланцев и филлитов, зачастую характеризующихся повышенными кларками золота.

В сланцевых пачках некоторых свит (хомолхинская, аунакитская, вачская, ангарская и др.) содержание «углистого» вещества достигает 5%. В породах же, претерпевших динамометаморфизм и перекристаллизацию в разрывных зонах, количество его возрастает в 2 раза, а иногда и более. Слои, вмещающие «углистое» вещество, имеют различную мощность (несколько сантиметров, десятки и даже сотни метров), прослеживаются на десятки и сотни километров, занимают в свитах преимущественно нижние и средние отделы. Органическое вещество (OB) в осадочных толщах в процессе их погружения претерпевало изменение, особенно при метаморфизме, превращаясь в «углистое» вещество, графитоид и графит. Происходило совершенствование «углистого» вещества от неупорядоченных форм (зеленосланцевая фация) до трехмерного упорядоченного графита (амфиболитовая фация).

Давно было замечено, что «углистое» вещество влияет на содержание рудного золота, что оно обладает сорбционными свойствами, способно концентрировать золото, поэтому породы, содержащие его, имеют большое геолого-геохимическое значение.

Исследования «углистого» вещества в процессе прогрессивного регионального метаморфизма в различных фациальных условиях проводились А.А. Глущенко и Е.Д. Иньшиным, В.В. Коткиным, Б.В. Петровым, В.А. Макрыгиной, A.Л. Александровым, В.В. Коткиным, С.И. Ивановым. В данной статье излагаются представления

о поведении «углистого» вещества при динамометаморфизме в зонах повышенных тектонических напряжений и его влиянии на золото-сульфидную минерализацию.

Докембрийские отложения Патомского нагорья подверглись региональному зональному метаморфизму от зеленосланцевой до амфиболитовой фации. В результате термодинамического воздействия на глинисто-углеродистое вещество по мере повышения температуры теряется органический углерод (Cорг) и «углистые» породы светлеют, обесцвечиваются.

В породах зеленосланцевой фации примесь глинисто-углеродистого материала, как показывает рентгеноструктурный анализ, представлена обычно точечными, тонкодисперсными аморфными частичками, близкими к графиту, но отличающимися от него субмикроскопическими размерами и хаотически неупорядоченным расположением как в минералах (карбонат, кварц, серицит), так и в породах, где они образуют различные по насыщенности и форме скопления.

По мере возрастания температуры (эпидот-амфиболитовая фация) графитоидные частички в большей мере концентрируются в хлорите, гранате, мусковите. При детальном исследовании в слюде обнаруживаются повышенные значения п.п.п. за счет «углистого» вещества примерно в 2 раза против стандартного.

В более высокотемпературной фации — амфиболитовой — углеродсодержащие породы значительно осветляются, при этом одна часть «углистого» ,вещества перекристаллизовывается в четко выраженные чешуйки графита, которые развиваются в мусковите и биотите; другая часть в условиях значительных давлений и температур «выгорает» в процессе окислительной конденсации, при котором молекулы OB реагируют с флюидом и углерод переходит в состав газообразных продуктов (CO, CO, и т. д.).

Кроме регионального зонального метаморфизма, в докембрийских образованиях Патомского нагорья наблюдается локальный дислокационно-гидротермальный метаморфизм или динамометаморфизм. При исследовании многочисленных рудных участков выясняется, что динамометаморфизм приурочен к локальным зонам развития «кливажной» складчатости и сопровождается образованием низкотемпературных «углистых» рудоносных метасоматитов, развивающихся по породам зеленосланцевой фации регионального метаморфизма. Отличительной чертой «кливажной» складчатости является то, что она слабо (лишь иногда, на некоторых участках) наследует первичную слоистость осадочно-метаморфических пород и обычно сечет ее под разными углами. Перемещение материала при динамометаморфизме происходило вдоль плоскостей кливажа, создавая при этом в определенных благоприятных частях складок метасоматические рудные залежи. Складки разных размеров (до 10 км), преимущественно изоклинальные, сжатые, вытянутые, иногда опрокинутые, характеризуются повышенной мощностью в замковых частях.

Динамометаморфизм в складках проявлялся по-разному, обычно наиболее интенсивно в пачках осадочно-метаморфических пород, содержащих значительное количество глинисто-углеродистого материала, а также на пологих крыльях и в замковых частях. Породы, подвергшиеся динамометаморфизму, изменялись неравномерно — от частичной трансформации текстурно-структурных особенностей исходных сланцев и песчаников до полного метасоматического их преобразования. В результате возникали локальные залежи «углистых» рудоносных метасоматитов. Последние представляют собой тонкосланцеватые, черного цвета, с характерным графитовым блеском породы, часто с порфиробластами пирита, карбонатов, располагающихся согласно сланцеватости. Они являются вмещающими для вкрапленно-прожилковой, золото-сульфидной минерализации и «секреционных» кварцевых жил. В них четко выражены кливаж и птигматитовая складчатость. Основные минералы метасоматитов: серицит, хлорит, кварц, углеродисто-графитистое вещество, карбонаты (в различных процентных соотношениях). Концентрация углеродистого вещества в метасоматитах иногда достигает 30% и более, тогда как в исходных сланцах она не превышает 5%.

В периферических частях залежей или реликтов, располагающихся иногда среди рудных залежей, можно наблюдать частичное изменение исходных пород, заключающееся в перестройке структуры, перекристаллизации серицита, кварца, плагиоклаза по отдельным редким плоскостям кливажа. Углеродистое вещество при этом концентрируется также вдоль плоскостей смещения, образуя тонкие прерывистые пленки (рис. 1).

Изучение многочисленных обнажений и петрографические исследования показывают, что в местах интенсивного проявления кливажа исходные песчаники и особенно «углистые» сланцы под воздействием тектонических нагрузок испытывали ламинарное течение вдоль кливажных плоскостей, направление которого четко отображается линейной ориентировкой длинных осей перекристаллизованных и плотно упакованных пластинчатых минералов — серицита, волокон хлорита, «углистого» вещества, а также кварца и плагиоклаза, представленных таблитчатыми, вытянутыми и плотно прижатыми один к другому индивидами.

Одностороннее повышение напряжений в зонах разломов реализуется в перекристаллизации исходных минералов и образовании кристаллизационной сланцеватости. Различные по составу или крупности зерна метасоматитов «переслаиваются» между собой. Одни полосы преимущественно кварцевые, другие — серицитовые, третьи — состоят из «углистого» вещества. Невыдержанные по мощности и простиранию, они сливаются иногда в одну полосу или расщепляются на несколько, образуя неравномерно-полосчатую текстуру. Для рудных метасоматитов характерна порфиробластическая структура. Часто в плоскостях сланцеватости вследствие большой кристаллизационной способности развиваются крупные порфиробласты пирита (1—2, реже 5 см), сидерита (до 1 см) или чечевицеобразные скопления, состоящие в основном из кварца с хорошо развивающимися в нем новообразованными редкими кристаллами серицита, мусковита, хлорита. Иногда при сложных подвижках пластичное «углистое» вещество концентрируется в четко выраженные складки различных размеров (рис. 2), что могло произойти только благодаря высокой подвижности органогенных флюидов. Закономерная перемежаемость разных по составу «прослоечек», линз, очевидно, вызвана дифференциацией вещества, перераспределением и перекристаллизацией его. В процессе ламинарного течения каждый минерал или группа близких по своим физико-химическим способностям минералов стремится во время перекристаллизации дать свои обособления — прерывистые полосы, линзы, стяжения, «жилы» (рис. 3).

Органическое вещество, рассеянное более или менее равномерно в виде серой тонкодисперсной точечной вкрапленности в условиях зеленосланцевой фации регионального метаморфизма, при динамометаморфизме также мобилизуется, концентрируется в маркирующие полосы, линзы, складки, нитевидные и прожилковидные скопления и другие структурные формы.

Из сопоставления результатов химических анализов видно, что при метасоматическом перераспределении материала нарушалось процентное соотношение исходных компонентов в породах. Создавались новые, более благоприятные условия для формирования золото-сульфидной минерализации. Углеродистое вещество при этом играло немаловажную роль, но при наличии необходимых качественных и количественных параметров среды, в том числе самой углеродистой составляющей и других петрогенных и рудных компонентов, особенно кремнекислоты, железа, серы и др. Исследование содержания золота в различных измененных и слабо измененных разновидностях показывает, что обилие «углистого» вещества в породах еще не признак значительных рудных концентраций. В вачской свите, например, много глинисто-углеродистых примесей, но мало железа, серы, поэтому золото-сульфидная минерализация в ней убогая. Избыток «углистого» вещества, находящегося в тонкораспыленной форме, способствует перекристаллизации и минерализации. Углеродсодержащее вещество в ассоциации с железом (при прочих благоприятных условиях) является важным фактором в золотосульфидной минерализации. В процессе увеличения в метасоматитах CO2 последняя, реагируя с Fe, приводила к появлению значительного количества FeO, которое шло на образование порфиробласт железистых карбонатов, пирита.

Термодинамические условия образования рудных метасоматитов существенно отличались от условий возникновения метаморфизованных пород при зеленосланцевом региональном метаморфизме. При тангенциальном сжатии во время формирования «кливажных» складок в результате стрессовых явлений возникали зоны повышения давления и температуры. По данным Б.В. Петрова, при стрессе в условиях зеленосланцевой фации породы испытывали дополнительное давление в 2—3 кбар. Образования магнезиально-железистых карбонатов из метасоматитов рудных зон («оторочек давления») у метакристаллов пирита дают температуру 400—480° С.

В результате многократных подвижек в определенных местах рудных зон происходило разрушение первичных минералов исходных сланцев и песчаников, а также растворение, перераспределение и мобилизация различных соединений, особенно SiO2, Fe2O3, FeO, MgO и др. Эти процессы сопровождались избирательным метасоматозом. Компоненты OB (кислород, водород, сера, битумоиды) также испытывали дифференциацию, миграцию и перераспределение. При этом твердое «углистое» вещество обеднялось водородом, кислородом и обогащалось углеродом, что приводило к образованию воды, высвобождению серы, проявлению перекиси водорода и газообразных окислов углерода. Дополнительный привнос в рудные флюиды воды, серы, газообразных продуктов приводил к изменению pH, концентрации и других физико-химических параметров, что способствовало или затрудняло осаждение отдельных элементов, в том числе и золота.

Петрографические исследования углеродсодержащих метасоматитов, известные параметры температуры и давления при их образовании позволяют предполагать, что углеродистая составляющая была более совершенной в структурном отношении, чем аморфные частички (зеленосланцевая фация). Результаты рентгено- и термографических исследований графита из метаморфических пород региона показывают, что трехмерноупорядоченные формы характерны для графита амфиболитовой фации (Y = 0,8—0,9). В породах зеленосланцевой фации встречаются слабо упорядоченные формы (Y =0,2—0,5). Разница величины Y в 0,3 в зеленосланцевой фации объясняется, по-видимому, тем, что графитоиды анализировались как из пород, претерпевших региональный (зеленосланцевый) метаморфизм (где Y=0,2), так и из пород, подвергшихся динамометаморфизму, где температура и давление были выше, а следовательно, величина Y может возрастать до 0,5.

Более высокая концентрация углеродистого вещества (высокотекучего компонента) в определенных местах метасоматитов (наравне с серицитом) при стрессовых явлениях усиливала пластичность пород, а вместе с тем обмен компонентами и элементами, что повлекло за собой увеличение интенсивности физико-химических процессов в среде: повышение окислительно-восстановительного потенциала, кислотности — щелочности, активности серы, кислорода, парциального давления H2O и CO2.

Растворы содержали значительное количество активных растворителей золота — кремния, кальция, калия, натрия, сульфата окиси железа, поставщиком которых явились широко развитые во вмещающих породах осадочные сульфиды. Углеродистое вещество в этих условиях играло роль одного из основных осадителей золота. Последнее адсорбировалось из раствора аморфным углеродом, который, по мнению Б.В. Ильина и А.Э. Юровского, имеет громадное количество ненасыщенных связей, что определяет его химическую активность.





Яндекс.Метрика