ИЗУЧЕНИЕ ГРАНОДИОРИТАХ ИНТРУЗИВНОМ МАССИВЕ

STUDY OF GRANODIORITES IN AN INTRUSIVE ARRAY

Bakytzhan Mazkh

master student of the department “Geology and exploration of mineral deposits”, Karaganda State Technical University,

Kazakhstan, Karaganda

Alia D. Mausymbaeva

candidate of Technical Sciences, Art. Lecturer in the Department of Geology and Exploration of Mineral Deposits, Karaganda State Technical University,

Kazakhstan, Karaganda

АННОТАЦИЯ

В работе представлены исследования, которые направлены на развитие геофизических методов для определения редкоземельных акцессорных минералов. В результате анализа полученных данных рассмотрено распределение золота в породах отдельных куполов кварцевых диоритов и гранодиоритов.

ABSTRACT

The paper presents studies that are aimed at the development of geophysical methods for determining rare-earth accessory minerals. As a result of the analysis of the data obtained, the distribution of gold in the rocks of individual domes of quartz diorites and granodiorites is considered.

Ключевые слова: яблоко, солнце, небо.

Keywords: apple, sun, sky.

Применение новых методов исследования и новый подход к решению старых проблем обыкновенно позволяет несколько иначе взглянуть на существо обсуждаемых вопросов и наметить дальнейшие пути для их успешного разрешения. Примером тому может быть вся полуторавековая история дискуссии по вопросам происхождения гранитов, решение которых были всегда связаны с применением новых методов исследования вещества или природных объектов. Достаточно вспомнить хотя бы ту живительную струю, которую внесли в дискуссию методы структурного анализа плутонов, парагенетического анализа минералов или экспериментальные методы исследования силикатных систем с участием летучих.

Развитие геофизических методов исследования редкоземельных акцессорных минералов дало новый толчок идеям, что было обусловлено в первую очередь более полным познанием их формы, особенностей внутреннего строения и положения в разрезе земной коры. Появилась возможность рассматривать строение гранитоидов объемно и вполне объективно увязывать наблюдаемые на том или ином эрозионном уровне особенности строения магматических тел со строением и составом их на глубине.

Наиболее полно показатель комплексного использования сырья характеризуется уровнем извлекаемой ценности руд, в этом показателе представлены как технологические параметры переработки руды и получения товарной продукции, так и экономические факторы (цена этой продукции). При этом во многом уровень цены и ее колебаний формируется состоянием рынков продукции и зависит от факторов и особенностей конкретного рынка.

В Казахстане выделено 7 золотоносных, 2 золото-серебряных поясов и 2 золотоносные провинции. Их географическая принадлежность следующая: Западный Казахстан – Уральский пояс в составе Западно-Мугоджарской, Троицкой и Денисовской золотоносных зон; Северный Казахстан – одноименная Североказахстанская провинция без деления на зоны; Центральный Казахстан – Улытау-Аргынатинский и Чингиз-Тарбагатайский пояса (последний в составе Майкаин-Космурунской и Центрально-Чингизской зон); Восточный Казахстан – Калбинский и Алтайский (Иртышская и Рудно-Алтайская зоны) пояса; Южный Казахстан – Джунгаро-Балхашская провинция, Каратауский и Шу-Илийский пояса без деления; Балхаш-Илийский и Жарминский золото-серебряные пояса, охватывающие часть территории Центрального, Восточного и Южного Казахстана.

Месторождения представлены десятью геолого-промышленными типами: кварцево-жильным, штокверковым, минерализованных зон, кор выветривания, россыпей; колчеданным полиметаллическо-серебро-золотым; комплексным с сопутствующим золотом: колчеданным-золото-серебро-полиметаллическим, порфировым золото-медным и колчеданным золото-медным.

Золоторудная минерализация на Васильковском месторождении связана с внедрением габброидной и гранодиоритовой интрузии, сформированных в тектонически напряженной геодинамической обстановке, что способствовало интенсивному метасоматическому преобразованию пород в контактовой зоне и проявлению процессов эндогенного рудообразования. Различные модели поведения РЗЭ, контрастные содержания рассеянных элементов (Rb, Th, Ce, Zr) и другие петрохимические показатели указывают на стадийное поступление рудоносного флюида из различных магматических источников при переменном механизме плавления [1].

В Васильковском плутоне в связи с отдельными куполами кварцевых диоритов и гранодиоритов фиксируются небольшие концентрации золота в проявлениях гидротермальной сульфидной (медной и свинцово-медной) минерализации. Незначительная общая рудоносность плутона, слабые гидротермальные изменения пород и вместе с тем происходящее местами концентрирование золота в рудопроявлениях благоприятствуют постановке исследований по геохимии золота в процессе формирования плутона. Золото определялось спектрохимическим методом.

Среднее содержание золота по результатам определения в 81 пробе пород, характеризующих полный разрез толщи терригенных отложений нижнего структурного этажа, 1,3 мг/т. Статистический анализ определяет достаточность выборки с точностью до 0,35 мг/т. Обращает внимание большая равномерность распределения золота по всему стратиграфическому разрезу. Среднее содержание золота в отложениях разных ярусов меняется от 1,0 до 1,8 мг/т без какой-либо закономерности. Порфирита и туфы андезито-базальтового состава, встречающиеся в прослоях среди терригенных пород, по содержанию золота от них не отличаются.

Среднее содержание золота (рисунок 1) в вулканогенных породах верхнего структурного этажа, по определениям в 27 пробах, 1,4 мг/т, что близко к содержанию золота в терригенных поро­дах (выборка достаточна с точностью среднего до 0,4 мг/т).

Различия в средних содержаниях золота в песчано-сланцевых породах всех трех регионов весьма незначительны. Они не выходят за пределы колебаний средних содержаний в отдельных частях разреза толщи, вмещающей Васильковский плутон. Любопытно, что по данным Ю. Г. Щербакова также не устанавливаются различия со средним содержанием золота в песчано-сланцевых породах Чукотки, вмещающих незолотоносные гранитоидные массивы. И только песчано-сланцевые породы Алтае-Саянской области резко выделяются своими высокими содержаниями (3,2-3,9 мг/т). В кварцевых диоритах и гранодиоритах, по определению в 19 пробах среднее содержание золота 2,1 мг/т. В терригенных и вулканогенных породах контактового ореола гранодиоритовых тел, по определению в 67 пробах, - 1,3 мг/т, что близко к содержанию золота в исходных породах.

Рассмотрим распределение золота в породах отдельных куполов кварцевых диоритов и гранодиоритов.

В Юго-Восточном куполе кварцевые диориты и гранодиориты содержат в среднем, по определениям в 9 пробах, 1,9 мг/т.

В отдельных пробах, взятых вблизи зон развития медносульфидной минерализации, содержание золота достигает 120, 200, 350 мг/т. Высо­кие содержания (до 17 мг/т) обнаруживаются в дайках лейкократового биотитового гранита, секущих кварцевые диориты и гранодиориты и сопровождающихся ореолом развития сульфидной минерализации. В этих дайках, представляющих собой, скорее всего, апофизы гранитов, залегающих на глубине, наличие которых фиксируется геофизикой, также содержится вкрапленность халькопирита и пирита. Содержание золота в биотитовых роговиках и амфиболитах контактового ореола, по определениям в 9 пробах, 1,1 мг/т. В одной пробе биотитового роговика, не учтенной при выведении среднего, золота содержится 220 мг/т. В шлифах из, этой пробы наряду с биотитом устанавливается присутствие низкотемпературных минералов - хлорита, серицита, эпидота.

В Восточном куполе кварцевые диориты, по определениям в 2 пробах, содержат 0,6 и 4,0 мг/т золота, а в ороговикованных терригенных породах, по определениям в 12 пробах,- 1,3 мг/т.

В Северном куполе золота в кварцевых диоритах и гранодиоритах, по определениям в 5 пробах, 0,9 мг/т, а в контактовых роговиках, по 24 определениям, 1,3 мг/т. Обращает на себя внимание большая неравномерность распределения золота в породах контактового ореола этого купола. В южной части контактового орео­ла содержание золота, по определениям в 10 пробах, равно 0,65 мг/т; в западной части ореола, по определениям в 15 пробах,- 1,8 мг/т. Устанавливается также, что в пробах, отобранных вблизи не­посредственного контакта с гранитоидами, содержание золота повышается. Под микроскопом в шлифах роговиков из этих проб видны про­явления хлоритизации, эпидотизации, т. е. так же, как и в Юго-Восточ­ном куполе, устанавливается, что аномальное повышение содержаний золота в роговиках связано с деятельностью гидротермальных растворов.

Исходя из этих наблюдений, можно думать, что первоначальные содержания золота в роговиках контактового ореола Северного купола были более низкими по сравнению с вычисленным средним (1,3 мг/т); возможно, им ближе цифры, характеризующие содержание золота в роговиках южной части ореола.

В Северо-Западном куполе содержание золота в кварцевых диоритах и гранодиоритах несколько более высокое и более равномерно рас­пределенное - 2,2 мг/т (по определениям в 8 пробах). В породах контактового ореола, по определениям в 21 пробе - 1,1 мг/т.

Таким образом, содержание золота в кварцевых диоритах и грано­диоритах различных куполов заметно различается. Резко повышенные содержания золота в куполах отмечаются в участках деятельности гид­ротермальных растворов и развития наложенной сульфидной минера­лизации. В породах контактовых ореолов содержание золота близко к содержанию его в исходных терригенных и вулканогенных породах, иногда несколько ниже. Повышенные содержания золота в роговиках отмечаются в участках гидротермального изменения, проявляющегося обычно вблизи непосредственного контакта роговиков с магматическими телами. Поэтому можно думать, что, несмотря на совпадение цифр средних содержаний золота в исходных осадочно-вулканогенных и контактово-метаморфизованных породах, содержание золота в роговиках, по-видимому, вначале было несколько ниже, а затем повысилось за счет гидротермальной минерализации в апикальных частях куполов [1, 2].

Содержание золота в биотитовых гранитах, по определению в 16 пробах – 1,4 мг/т, а в аляскитовых гранитах по определениям в 79 пробах - 1,1 мг/т (с точностью до 0,25 мг/т). Оно несколько различно в разных куполах. В гранитах Северного купола, по определениям в 12 пробах золота 1,2 мг/т, в гранитах Южного купола, по определениям в 57 пробах - 0,9 мг/т. Примечательно, что с увеличением содержания золота увеличивается дисперсия. Еще более высокие содержания и дисперсия обнаруживаются в аляскитовых гранитах Среднего купола, где среднее содержание, по определениям в 10 пробах, составляет 2,6 мг/т. Определения золота в 80 пробах роговиков, образовавшихся за счет осадочных пород на контакте с аляскитовыми гранитами, обнаружи­вают низкие содержания (в среднем 0,8 мг/т), что ниже его содержания в исходных породах. Еще более контрастная картина обнаруживается, если рассмотреть распределение золота в разных частях контактового ореола. Так, содержание золота в надинтрузивной зоне равно 1,0 мг/т (37 проб, дисперсия - 0,52), а вне ее - 0,6 мг/т (43 пробы, дисперсия - 0,13). Повышенные содержания обнаруживаются и в вулканогенных породах карбона контактовой зоны Южного купола на участке пологого падения контакта. Здесь, по определениям в 19 пробах, средние содержания золота в ороговикованных туфах 1,0 мг/т (дисперсия - 0,20). На этом участке содержание золота в аляскитовых гранитах на удалении от контакта низкое - 0,6-0,8 мг/т, но оно устойчиво возрастает по мере приближения к контакту и достигает максимального значения (1,7 мг/т) в гребне апофизы, внедрившейся в ороговикованные туфы.

Ороговикованные туфы в области контакта с апофизой несут следы гидротермального изменения, выразившегося главным образом в развитии по полевым шпатам светлой слюды. Можно думать, что повышение содержания золота на участке прорыва ороговикованных вмещающих пород расплавом поднявшегося купола гранитов и отходящей от него апофизы связано с движением растворов, способствовавших перераспределению золота. То, что золото бывает подвижно при высокотемпературном гидротермальном метаморфизме, было выяснено при изучении Хайгилай-Шилинского массива в Забайкалье [2].

а - по данным средних содержаний (1 - терригенные породы силура и девона, 2 - то же в контактовом ореоле гранодиоритовых тел и 3 - массива аляскитовых гранитов, 4 - вулкано­генные породы карбона, 5 - кварцевые диориты, гранодиориты, 6 - биотитовые граниты, 7 - аляскитовые граниты); б - по данным содержаний в индивидуальных пробах.

Рисунок 2. График зависимости содержаний золота и хлора во вмещающих породах и породах плутона

Ранее отмечались факты, указывающие на перемещение натрия из внутренней зоны контактового ореола массива аляскитовых гранитов во внешнюю, что, возможно, связано не только с повышением температуры по мере усиления кон­тактового метаморфизма и миграцией поровых растворов в сторону от магматического очага, но и с происходящим при метаморфизме пород вытеснением натрия калием, а вместе с тем и золота. Возможно, с этим же процессом связано и понижение содержания свинца в породах контактового ореола. Любопытно, что содержание золота во вмещающих породах, роговиках и породах плутона обнаруживает довольно четкую корреляционную зависимость от содержания хлора. На рисунке 2, а видна ясно выраженная взаимозависимость содержаний хлора и золота в гранитоидах, вулканогенно-осадочных породах и роговиках контактового ореола. График зависимости построен по значениям средних содержаний золота и хлора в разных группах пород на основе большого количества анализов (золото - 344, хлор - 124) и представляется вполне убедительным. Количество проб, в которых определялись оба элемента одновременно, не так велико, но на графике, построенном по этим данным (рисунок 2, б), взаимозависимость содержаний хлора и золота выражена также достаточно отчетливо. Из этого же графика следует, что с уменьшением содержания хлора и золота эта зависимость проявляется слабее.

Модель зональности Васильковского месторождения показана на рисунке 3. Калишпатизация, березитизация, альбитизация, хлоритизация, пропилитизация являются индикаторами гидротермальных изменений [4]. К центральной части рудоносного штокверка тяготеют средние и высокие содержания Au, а к периферии соответственно низкие.

В промежуточной и тыловой зонах месторождения наиболее полно проявлена калишпатизация.  Выше калишпатитов размещаются березиты, обогащенные пиритом и арсенопиритом и сложенные кварцем, серицитом, мусковитом, карбонатами [5]. При этом в участке перекрытия березитов и калишпатитов (зона В) локализовано максимально продуктивное золотое оруденение, хлорит-альбитовые метасоматиты развиты в апикальной части рудоносной структуры; пропилиты (хлорит, эпидот, карбонат, пирит) слагают внешний ореол метасоматической колонки [6].

Условные обозначения: 1 – глинисто-щебнистая кора выветривания, 2-3 – интрузивные породы O3-S1 (зерендинский комплекс): 2 – нерасчлененные габбро-диориты, диориты, 3 – гранодиориты, плагиограниты, 4 – контакт между породами среднего-основного (габбро-диориты, диориты) и кислого (гранодиориты, граниты) состава, 5 – разломы, 6 – контур прожилковой и прожилково-вкрапленной золотой минерализации, 7 – золотоносные штокверки, 8 – контур золотоносного штокверка в разрезе, 9-10 – содержания золота в золотоносном штокверке: 9 – средние и высокие, 10 – низкие, 11 – золото-полиметаллические рудные тела, 12-15 – гидротермалиты: 12 – калишпатиты, 13 – березиты, 14 – альбит-хлоритовые метасоматиты, 15 – пропилиты, 16 – геохимические зоны, 17 – геохимические ассоциации: а) – нижнерудная Co-Mo-W, б) – продуктивная Au-Bi-As-Ag, в) – верхнерудная полиметаллическая Cu-Pb-Zn-Bi, г) – надрудно-верхнерудная As-Ag-Sb-Hg, 18 – зоны различного эрозионного среза: А – фронтальная (надрудная), Б – прифронтальная (верхнерудная), В – промежуточная (среднерудная), Г – тыловая (нижнерудно-подрудная); 19 - арсенопиритовая минерализация с халькопиритом, галенитом, сфалеритом, блеклой рудой и антимонитом; 20 – арсенопиритовая минерализация с проявлением поздней сульфидно-полиметаллической с антимонитом; 21 – арсенопирит-висмутовая минерализация; 22 – слабозолотоносные гипидиоморфные арсенопириты; 23 – порфиробластовые арсенопириты.

Рисунок 3. Модель метасоматической (I), геохимической (II, III) и минералогической (IV) зональности Васильковского месторождения, по М.С. Рафаиловичу [3] с дополнениями автора.

Итак, из изложенного материала видно различие концентраций золота в породах различных куполов плутона. Наблюдаемые содержания золота в породах куполов, очевидно, не отражают первичную картину его распределения в магматических породах. Особенно это убедительно для куполов гранодиоритового состава, где устанавливаются повышенные концентрации золота в связи с развитием эпигенетической сульфидной минерализации, совпадающей во времени проявления с внедрением в гранодиориты апофиз гранитов.

Косвенно участие гидротермальных растворов в перераспределении золота в гранитоидах плутона подтверждается тем, что в куполах с повышенным содержанием золота увеличивается дисперсия.

Устанавливаются случаи увеличения содержания золота в непосредственных контактах гранитоидов с боковыми породами. Наблюдаемое локальное увеличение содержания золота в роговиках надинтрузивной зоны связано также, по-видимому, с движением растворов, на что указывает неравномерность его распределения. Более низкие содержания золота в контактовых роговиках за пределами надинтрузивной зоны по сравнению с исходными вулканогенно-осадочными породами позволяют предполагать вынос части золота в процессе перекристаллизации пород.

Список литературы:

1. Кряжева Т. В., Мухамедьяров Д. З., Мажитова Д. С., Байдильдинова А. Т. Отчет о научно-исследовательской работе по теме: «Разработка и внедрение на Васильковском ГОКе получения инновационного промышленного сырья в виде редкометальных и редкоземельных акцессорных минералов из рудоносных гранитоидов», Караганда, 2013 г. – 84 с.
2. Менерт К. Новое о проблеме гранитов.– М.: ИЛ. – 1998 г. – 278 с.
3. Рафаилович М.С. Золото недр Казахстана: геология, металлогения, прогнозно-поисковые модели. – Алматы, 2009. – 304 с.
4. Mizernaya M. A., Seltmann R., Miroshnikova M.P., Mizerny A. I., Orazbekova G. B. Geological and geochemical models of gold stockwork deposits in intrusive plutons of North and East Kazakhstan // News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, Series of Geology and Technical Sciences (Kazakhstan). – 2018. – V. 2 (428). – P. 134 – 140.
5. Шиганов А.А. Геохимические поисково-оценочные критерии золоторудных месторождений Казахстана: метод.рекомендации. – М.:  ЦНИГРИ, 1985. – 122 с.
6. Мирошникова А.П., Титов Д.В., Рафаилович М.С. Закономерности формирования золоторудных месторождений штокверкового типа на примере Васильковского месторождения // Матер. междуанар. науч.-практ. конф. «Инновационные технологии и проекты в горно-металлургическом комплексе, их научное и кадровое сопровождение». – Алматы, 2014. – С. 95-97.