Национальный университет узбекистана имени мирзо улугбека
Результаты, достигнутые с использованием методологии и методов «естественных нанотехнологий» позволяют говорить о появлении и перспективах развития новых геологических наук, относящихся к наношкале - наноминералогии и наногеохимии. И особенно перспективным видится использование наноминералогии для решения одной из главнейших геологических задач - прогноз, поиски, типизация, оценка и освоение месторождений полезных ископаемых, но, безусловно, в комплексе с другими геологическими методами.
5.1. К методике прогноза и поиска скрытого золотого оруденения.
В последние годы геологи, занимающиеся поисками золоторудных месторождений, приходят к выводу - возможности открытия промышленных объектов, выходящих на поверхность практически полностью исчерпаны. Будущее за скрытыми или нетрадиционными (с точки зрения геологических, минералого-геохимических или экономических требований) месторождениями. Опыт геолого-поисковых работ в Чаткало-Кураминском регионе показывает, что уже долгие годы, с момента открытия месторождений Чадак, Кочбулак, Кызылалмасай и других, равнозначных открытий не происходило. Очевидно, дело в том, что идеология и методика поиска скрытых или нетрадиционных объектов должна принципиально отличаться от применявшихся при поисках месторождений, выходящих на поверхность и имевших высокие концентрации полезного компонента. Сейчас все больше говорится о крупнообъемных, комплексных месторождениях, но с низкими содержаниями полезных компонентов в тонкодисперсных рудах, которые с традиционных позиций не заслуживали бы никакого внимания геолога-поисковика. Проблема усложняется тем, что Чаткало-Кураминский регион относится к числу, так называемых «хорошо изученных» районов, где на многих площадях проводились и съемка, и поиски масштаба 1:10 000 и даже крупнее. Психологически сложно ожидать геологических открытий в таком регионе. Но в принципе, проблема эффективного проведения прогнозно-поисковых работ, как и ранее, сводится к получению ответов на следующие вопросы:
1. Где искать? Какие геолого-структурные позиции благоприятны для формирования рудных концентраций, с учетом новых геодинамических, синергетических концепций?
2. Что искать? Невозможно, например, искать просто золото. Мало того, что существует несколько, отличающихся условиями локализации и составом руд типов оруденения. Золото не является “верхнерудным” элементом в геохимическом ряду зональности, а минеральные формы его нахождения и сейчас известны далеко не все.
3. Как искать? Современные физика, химия, приборостроение предлагают настолько широкий круг возможностей для анализа геологической и минералого-геохимической информации, что самым важным становится правильный выбор последовательности, технологии проведения поисков. Стратегия и тактика поисковых работ, прежде всего, должна определяться результатами, полученными при решении первых двух вопросов.
Ответ на первый вопрос, где искать?, на территории Узбекистана, видимо, сводится к проблемам изучения Бельтау-Кураминского вулкано-плутонического пояса. Что же касается Чаткало-Кураминского региона, то на этот вопрос, уже давно существует однозначный ответ: «Золоторудные поля тяготеют к вулкано-тектоническим грабенам субширотного простирания, выполненным продуктами андезито-дацитового вулканизма. Важную рудоконцентрирующую роль играют субмеридиональные скрытые разломы фундамента, узлы пересечения которых с указанными грабенами контролируют размещение центров вулканической деятельности (субвулканы, экструзии, некки) и определяют положения золоторудных полей» [292]. Обратим внимание на «важную роль» субмеридиональных разломов. Фактически, единственным устойчивым геологическим признаком золоторудных полей на территории Узбекистана, независимо от состава вмещающих пород, проявления магматизма, геохимии, минералогии и других особенностей является наличие субмеридиональных разломов. В Чаткало-Кураминском регионе месторождения Реваште, Кызылалмасай, Самарчук, Чумаук, Кочбулак, Кайрагач, Гульдурама, Апрелевка находятся в зоне крупнейшего меридионального Дукент-Гушсайского разлома (рис 2.1.2). По разным данным он протягивается на расстояние свыше 400 км при мощности 15-25 км и относится к категории рудоконцентрирующих [226,264]. Месторождения Актурпак, Каульды, Арабулак, Школьное расположены в створе аналогичного Алмалык-Ходжентского (Арабулакского) меридионального разлома. Определяющую роль меридиональных разломов при формировании золоторудных полей признают Арапов В.А., Глинский Ю.С., Глух А.С., Завьялов Г.Е., Исламов Ф.И.,Коржаев В.П. и др. Но многие геологи считают их глубинными разломами фундамента, следовательно, не выраженных на поверхности и не картируют при съемке. Примером может служить Кызылалмасайское рудное поле. Если на геологической карте рудного поля 2001 г. в монографии «Рудные месторождения Узбекистана» [238] меридиональных разломов практически нет (Рис.2.2.2.1), то на карте1969 г. [22] их выделено семь. Наши наблюдения показывают, что в отличие от разломов других направлений, которые чаще являются сбросами, взбросами, сдвигами, меридиональные разломы относятся к категории раздвиговых и на поверхности могут фиксироваться только в виде зон трещиноватости. Но они отчетливо выражены на аэрокосмических снимках. И на многих месторождениях – Кочбулак, Чадак, Кайрагач - субмеридиональные разломы зафиксированы [238]. В них не всегда может быть локализовано золотое оруденение в виде конкретных рудных тел, но положение рудных полей они определяют, несомненно. Причем, наиболее благоприятны узлы пересечения субмеридиональных разломов с нарушениями не одного, а как минимум двух направлений.
На важную роль субмеридиональных разломов при формировании золоторудных полей других рудных узлов Узбекистана указывают многие геологи. Хамроев И.О., Лунов Ю.П., Блащук С.С. и др. (материалы 1997г.) установили: «На западном фланге рудного поля Чармитан, все рудопроявления сосредоточены в узлах пересечения зоны влияния, впервые выделенного, скрытого Джизак-Пангантского глубинного разлома субмеридионального направления с крупными субширотными разломами». Далее: «Второй и наиболее важной такой структурой является скрытый Зирабулак-Кошрабадский глубинный разлом, на продолжении этого скрытого разлома в узле пересечения с зоной Караулхона-Чармитанского (субширотного) разлома размещаются месторождения золота Чармитан, Гужумсай и участок Промежуточный. Зона Зирабулак-Кошрабадского разлома хорошо фиксируется севернее этих месторождений в Кошрабадском интрузиве развитием даек сиенитов, граносиенитов, сиенит-порфиров субмеридионального простирания».
Зверев Ю.Н., Тарасов Э.В., Шатов Е.П. и др. в материалах 1983г. пишут: «Позиция района (Даугызтауское рудное поле) в структуре Кызылкумской золотоносной провинции осуществляется пересечением древних по заложению и достаточно протяженных складчато-разрывных структур Ауминза-Бельтауского антиклинория субширотной ориентировки с Ясвай-Даугызтауской поперечной сложной зоной дислокации субмеридионального простирания». И далее, - «Все золоторудные и золото-серебряные проявления пространственно приурочены к участкам сопряжения или пересечения субмеридиональных наложенных разрывов с ранними субширотными разломами». В ряде опубликованных работ также указывается: «Месторождение Мурунтау находится во внешнем поясе кольцевой структуры в узле пересечения субмеридиональных и субширотных зон разломов» [213], или: «Два золоторудных месторождения Узбекистана - Мурунтау и Даугызтау - контролируются долгоживущими разломами близмеридионального простирания, осложняющих региональную флексуру» [107].
Определяющая роль субмеридиональных разломов при формировании золоторудных полей характерна не только для Узбекистана. В описании месторождения Кумтор указывается: «Наряду с общей субширотной ориентировкой складчатых и разрывных дислокаций большое значение придают древним, сложнопостроенным структурам близмеридионального простирания, зонам гофрировки, будинажа и рассланцевания, определяющим позицию рудных узлов и полей» [106]. В этой же работе подчеркивается: «Поле золотоарсенидных месторождений штата Невада протягивается в близмеридиональном направлении на 900 км: в его пределах расположено более 20 месторождений с тонкодисперсным золотом». В Казахстане [174] крупные штокверковые месторождения золота Васильковское, Юбилейное и ряд месторождений других типов размещаются в узлах пересечения субмеридиональных разломов с нарушениями других направлений. В результате исследования эндогенных геохимических ореолов, проведенных в Северном Прибалхашье, в работе [290] сделаны неожиданные выводы: ”Система субмеридионально-северо-северо-восточных разломов является трансрегиональной (пересекает структуры 1 порядка – платформы, складчатые системы, океанические плиты), наиболее долгоживущей и глубинной, контролирующей в пределах Прибалхашья полихронный магматизм и оруденение, и вследствие этого, играющей основную роль в металлогении района”. Утверждается, что глубинные разломы являются главным структурным элементом металлогенических построений.
Для Чаткало-Кураминского региона Т.Ш.Шаякубов, Ю.С.Глинский, Е.В.Панченко и др. (1984) считают, что меридиональные структуры могут быть ключом к пониманию металлогенических особенностей региона и перспективному прогнозированию рудоносных площадей. Этими исследователями установлено, что система региональных нарушений образует плотную сеть с шагом 16-20, 8-10, реже усложненную до 4-5 км. Наиболее значимые швы расположены через 16-20 км.
Следует обратить внимание на следующие важные особенности меридиональных структур: Во-первых, они сквозные, т.е. прослеживаются через смежные разнотипные структуры и породы, фактически являясь трансформными. Во-вторых, будучи глубокого заложения, они проявляются на поверхности в завуалированном виде. В-третьих, наиболее чутким индикатором их наличия является магматизм и они трассируются проявлением вдоль них верхнепалеозойского вулканизма. В.П.Коржаев, В.А.Арапов и другие подчеркивали, что узлы пересечения субмеридиональных и субширотных глубинных разломов контролируют размещение центров вулканической деятельности, отдельных кальдер, мульд и кольцевых депрессий. Отмечается также, что глубинные разломы были заложены, вероятно, до среднекарбонового времени, но многократно обновлялись в верхнем палеозое, т.е. их можно рассматривать как зоны тектономагматической активизации. Все эти наблюдения позволяют считать, что при прогнозе, т.е. при решении вопроса «Где искать?», в первую очередь следует обращать внимание на структурный фактор, а именно, на узлы пересечения субмеридиональных разломов с нарушениями других направлений. Не вполне понятно, почему именно меридиональных структур, но очевидно, что роль разломов не только рудоподводящая или рудоконцентрирующая [264]. Это область максимального развития пылевидного наноматериала - прекрасного сорбента, катализатора химических реакций, инициатора отложения рудного вещества и т.д. Разломы - это природная нанотехнологическая система с огромными массами наночастиц, создающая благоприятные условия для образования концентраций элементов с низкими содержаниями - Au,Pt,Pd,Se,Te и т.д.
Анализ размещения известных золоторудных месторождений показывает, что рудовмещающими могут быть породы самого разного состава [58,238,279]. Только Кочбулак и Кайрагач размещены в вулканитах, Актурпак в сиенито-диоритах, Бургунда в карбонатах. Главные кварц-золоторудные тела месторождений Пирмираб и Гузаксай заключены в гранит-порфирах, гранодиорит-порфирах и кварцевых порфирах; Каульды располагается в зоне контакта карбонатных и вулканогенных пород, Самарчук - гранитоидов и вулканитов. Рудные тела месторождения Кызылалмасай вмещает обширный спектр пород от сланцев до вулканитов и гранитоидов. При очень близком составе руд, месторождение Чармитан размещается преимущественно в сланцах, а Гужумсай - в граносиенитах. С другой стороны, в «черных сланцах» Кызылкумского региона широко развиты практически все типы оруденения от Au-W до Au-Нg. И трудно сказать чем, например, месторождения Высоковольтное, Окжетпес, Косманачи отличаются от Кызылалмасая, Арабулака или Чадака по своим минералого-геохимическим особенностям. Опираясь на опыт совместных поисковых работ с Чаткало-Кураминской партией (Вокал В.И.) можно сделать вывод, что поскольку основное золотое оруденение в регионе связано с периодом С3–Р, то ожидать его следует в любых породах не моложе перми, особенно в зонах глубинных рудоконцентрирующих субмеридиональных разломов, узлах пересечения их со структурами других направлений. Наиболее интересное золото-серебряное оруденение может быть установлено не только в вулканогенном чехле, но и породах фундамента, то есть быть многоярусным [45,46].
Проблема роли вмещающей среды в последнее время пересматривается, особенно в связи с возрастающим промышленным значением крупнообъёмных месторождений со сравнительно низкими концентрациями золота (0,5-1,5 г/т). М.М. Константинов заметил: «Масштабы концентрирования золота в этих группах месторождений таковы, что можно говорить о новом, ранее неизвестном в геологии золота явлении – устойчивом уровне концентрирования металла (на два порядка выше кларка) в самых различных геологических явлениях»[108].
На вопрос что искать? ответ дан в предыдущих главах. В Чаткало-Кураминском регионе наиболее перспективными являются Au-Te и Au-Ag оруденение с обязательным присутствием обычно непромышленной здесь золото-пирит-арсенопиритовой минерализации (Au-As). Не исключено, что в вышеописанных структурах могут быть обнаружены новые типы оруденения, аналогичных золото-порфировому, штокверковому месторождению в гранитоидах Форт-Нокс (США). Для этого имеется ряд благоприятных признаков. Что же касается Au-As, Au-Te и Au-Ag традиционного для региона промышленного оруденения, то следует учитывать особенности их геологической позиции:
Au-As – образует протяженные субширотные, северо-восточные зоны (отрицательные структуры) вкрапленного, прожилково-вкрапленного оруденения, выражающиеся в виде обеленных зон, особенно на правом и левом берегу р.Ангрен. Их формирование, вероятно, связано с процессами рифтообразования, происходивших в среднем карбоне [292].
Au-Te – формируется в узлах пересечения субширотных, северо-восточных зон с Au-As минерализацией и субмеридиональных зон глубинных разломов. Размещается в виде трубчатых, крутых секущих и пологих межформационных рудных тел. Связано с локальными вулканоструктурами, эксплозивными брекчиями и субвулканическими телами андезит-дацитового вулканизма периода С2-3.
Au-Ag – так же локализуется в узлах пересечения субширотных и субмеридиональных зон разломов. Но геологическая позиция рудных тел определяется положительными структурами - выступами фундамента, горстами, куполами и т.д. Форма рудных тел преимущественно жильная, в виде системы жил, линз или штокверковая, прожилково-вкрапленная. Образование Au-Ag минерализации приходится на пермский период.
Еще раз подчеркнем, что в зависимости от блоковых перемещений и эрозионного среза все три типа оруденения могут размещаться не только в вулканитах андезитоидного ряда, но и в каледонских гранитоидах, девонских вулканитах и карбонатных породах, более древних сланцах и т.д. В связи с тем, что возраст золотого оруденения по всему Бельтау-Кураминскому вулканоплутоническому поясу определяется как С3-Р, то для вмещающих месторождения пород можно определить только верхнюю границу - пермь.
Что же касается предмета поиска, то для Au-As, Au-Te и Au-Ag формаций имеется ряд нано-, микро- и макроминералогических и геохимических признаков, позволяющих вполне однозначно отвечать на вопрос что искать? (табл.5.1.1):
1. Проба золота - отчетливый признак при типизации золото-серебряного и золото-теллурового оруденения. Для последнего не характерна низкая проба, электрум и кюстелит встречаются только при совмещении обоих типов. Высокопробное золото появляется в зоне окисления золото-серебряных объектов, но в золото-теллуровых оно является доминирующим. В золотой-мышьяковой формации видимое золото не наблюдается, присутствует тонкодисперсное нанозолото или вероятны золото-серно-мышьяковые соединения. Из других особенностей самородного золота месторождений региона отметим, что основная форма его нахождения наноминеральная - до 95% представлено пылевидными и мелкими классами. Золото из золото-серебряной и золото-теллуровой формаций различаются по составу примесей: сурьма, селен, палладий в первой; ртуть, теллур, селен, свинец, висмут, платина, палладий во золто-теллуровой.
2. Микропарагенезисы или наноансамбли золота выдвигаются в качестве наиболее надежного отличительного признака месторождений не только собственно золоторудных, но и золотосодержащих медно-висмутовой, медно-молибденовой и других формаций [114,120,121,129,263]. Для золото-мышьяковой формации типичен микропарагенезис золото-тонкокристаллический арсенопирит, золото-серебряной - электрум, кюстелит, полибазит, акантит, науманнит и другие наноминералы серебра; золото-теллуровой – золото, теллуриды золота, серебра, висмута, ртути, свинца и др., селениды висмута, сульфостаннаты.
3. Минеральный состав рудных тел всех формаций преимущественно кварцевый. Другие нерудные минералы представлены карбонатами, обычно марганцовистыми анкеритом, кальцитом в золото-серебряной формации; кальцитом, доломитом, анкеритом в золото-теллуровой. Для нее характерен также барит, иногда вытесняющий карбонат (Кайрагач). Постоянно присутствуют новообразования по реликтам вмещающих пород - серицит, гидрослюды, каолинит, калиевый полевой шпат розового цвета, принимаемый за адуляр. Для Au-Te месторождений характерен алунит. Их соотношение меняется от состава вмещающих пород и глубины эрозионного среза. Набор рудных минералов в целом идентичен, но для золото-мышьяковой формации типоморфен As-пирит; золото-серебряной - фрейбергит; золото-теллуровой - Те, Bi-тетраэрдит. От золотой к золото-теллуровой формации возрастает степень сульфидности (полиметалличности). Выделяются минеральные ассоциации, появление которых связанно с вертикальной зональностью: кварц-золото-пиритовая или кварц-золото-арсенопирит-пиритовая; кварц-карбонат-КПШ-электрум-полисульфидная или кварц-карбонат-электрум-селенидно-полисульфидная; кварц-карбонат-золото-теллуридно-полиметаллическая или кварц-карбонат-барит-золото-селенидно-теллуридно-полиметаллическая.
4. Типоморфные особенности ведущих минералов продуктивных ассоциаций достаточно отчетливы, но в условиях совмещения нескольких ассоциаций, влияния процессов внутри- и пострудного метаморфизма, перекристаллизации и переотложения минералов, на практике, определение типоморфных минералов или их признаков, характеризующих конкретную формацию, чрезвычайно затруднено. Фрейбергит, например, встречается и в золото-серебряных и в полиметаллических месторождениях; высокопробное золото в золото-теллуровой и медно-порфировой формациях. При сравнении идентичных минералов разных рудных формаций, в той или иной степени обогащенных золотом, основными типоморфными признаками становятся высокая золотоносность для минералов золоторудных объектов; повышенные содержания меди, молибдена - медно-порфировых; свинца, цинка - свинцово-цинковых и т.д. При этом, например, медно-висмутовые с золотом жилы могут быть приняты за золото-сульфидные.
5. В качестве одного из ведущих геохимических признаков является золото-серебряное отношение (ЗСО). При определении этого, по существу количественного признака отличия рудных формаций чаще всего берутся отношения запасов металлов, усредненные анализы технологических, бороздовых проб, без учета соотношения продуктивных и непродуктивных ассоциаций минералов, влияющего на ЗСО. Например, на Чадакском рудном поле ЗСО колеблется от 1:1 до 1:30 и менее, но обычно оперируют средним значением 1:8, которое близко среднему значению ЗСО на Кочбулаке. Этот подход, возможно, оправдан при геолого-промышленной, но не рудноформационной типизации месторождений. На величину ЗСО сильно влияет и уровень эрозионного среза месторождения. Как правило, происходит увеличение его величины с глубиной. По значениям ЗСО особенно выделяется золото-серебряная формация, имеющая наиболее низкие цифры отношения - до 1:100 и даже менее. В чистом виде золото-теллуровое оруденение имеет отчетливое преобладание золота над серебром, а для золото-мышьякового характерно отношение близкое к единице, но в условиях совмещения разных ассоциаций ЗСО обычно понижается. В околорудном пространстве серебро постоянно преобладает над золотом при низких концентрациях обоих элементов. В зоне окисления ЗСО повышается.
6. Отношение селен-теллур (СТО), как показывает опыт работ в других районах с эпитермальным оруденением, является чрезвычайно чутким классификационным признаком [195,283,317]. Важным является именно СТО, а не абсолютные содержания этих элементов, так как, например, селена в золото-теллуровых объектах может быть и значительное количество, но обычно в соединениях с висмутом и свинцом, тогда как на золото-серебряных наблюдаются селениды серебра. Оно может меняться в связи с вертикальной зональностью – на верхних горизонтах селена всегда больше.
7. Кроме перечисленных, сопровождающие золото элементы выделяются в виде аномальных околорудных геохимических полей, определенных для конкретных рудных формаций и уровней эрозионногосреза месторождений. Их особенности детально рассмотрены в работах Ю.Л.Гертмана, А.Д.Джураева, Л.И.Гельмана, М.А.Абатуровой, Д.Мукимовой, Н.Т.Гейнке и др. При использовании геохимических методов поиска очень важен учет формы нахождения элементов. Например, на ряде объектов золото-серебряной формации в надрудных ореолах проявлен молибден, обычно характерный для нижних уровней оруденения. Такое распределение связано с развитием не молибденита, а с низкотемпературной аморфной разновидностью - йордизитом. На месторождениях других формаций это может быть фемолит или фаза PbMoS2. Для мышьяка можно выстроить целый ряд меняющихся минеральных форм от высоко- к низкотемпературным: кобальтин-арсенопирит-энаргит-теннантит-пирсеит-мышьковистый пирит. Висмут может выделяться в виде висмутина, медно-висмутовых (виттихенит) или свинцово-висмутовых (айкинит) сульфосолей, теллуридов (тетрадимит), селенидов (лайтакариит), распределяющихся на разных вертикальных уровнях. В целом, эндогенные геохимические поля (выделяемые по данным спектрального анализа) имеют относительно закономерное распределение элементов для каждой формации: практически только золото, мышьяк и никель для золото-мышьяковой; серебро, золото, сурьма, никель, молибден - золото-серебряной; золото, свинец, медь, цинк, кадмий, висмут, олово - золото-теллуровой, но все же, возможности спектрального анализа для современного уровня исследования вещества и поиска скрытого оруденения, видимо, исчерпаны, не говоря о том, что эти же элементы образуют аналогичные ореолы вокруг месторождений других рудных формаций. На первые роли выходят теллур, селен, другие элементы, cпектральным анализом не определяемые, и состав наноансамблей золота.
8. Большие трудности возникают с выделением для каждой из выделенных формаций типичных околорудных метасоматитов. По мнению Г.Е.Завьялова, Ю.Л.Гертмана, Л.И.Гельмана, В.А.Коваленкера, В.Л.Русинова, А.М.Мусаева и других, долгие годы изучавших околорудные изменения пород на месторождениях Чаткало-Кураминского региона, наиболее проявленными типами гидротермального изменения пород, вмещающих золотое оруденение, является пропилитизатия, березитизация и аргиллизация с развитием определенных фаций на современном эрозионном срезе. На Кайрагаче наибольшее распространение имеет березитизация, проявлена и низкотемпературная аргиллизация. На Кочбулаке процесс метасоматоза видится более сложным: дорудная пропилитизация, предрудная березитизация, вторичные кварциты, алунитизация, образование синрудных серицитолитов. На Кызылалме проявлены березиты с элементами аргиллизитов в поле низкотемпературных пропилитов; Каульды - эпитермальные аргиллизиты в поле среднетемпературных пропилитов; Чадаке - березиты с элементами скарнирования в поле среднетемпературных пропилитов. Поскольку эти же типы метасоматитов развиты на других рудных полях Узбекистана, считаем, что главное значение метасоматоза в создании стандартной физико-химической среды для рудоотложения.
9. Зона гипергенеза золоторудных месторождений больше определяется соотношением сульфидов в кварцево-жильных, прожилково-вкрапленных рудных и метасоматически измененных зонах, меньше формационной принадлежностью. Обычно процессы окисления приурочены к тектоническим нарушениям, достигая здесь более значительных глубин чем, например, на площадях развития метасоматитов с вкрапленностью сульфидов. В целом процессы гипергенеза неполнопроявленны и при наноминералогическом анализе всегда устанавливаются первичные наноансамбли золота. В участках с повышенной сульфидностью наблюдается заметное обогащение вторичным самородном золотом с широким развитием ярозита, а на соответствующих уровнях проявляются процессы вторичного сульфидообразования с развитием акантита, ютенбогардита и т.д. [135,140].
Как уже не раз отмечалось, наибольшие проблемы возникают с определением признаков золото-мышьякового, более раннего оруденения, чаще всего завуалированного последующими процессами. Его часто идентифицируют с метасоматической, предрудной кварц-пиритовой минерализацией. Однако, самостоятельное развитие золото-мышьяковой формации доказывается ее пространственной разобщенностью с имеющими локальные масштабы развития золото-серебряной и золото-теллуровой минерализации, а также наличием даек, пересекающих кварц-пирит-арсенопиритовые зоны и предшествующих золото-серебряному или золото-теллуровому оруденению.
Неизбежно встает вопрос о глубинах формирования золотого оруденения. Большинство исследователей считают золотое оруденение Чаткало-Кураминского региона близповерхностным. М.М.Мансуров и др. [168] оценивают глубины образования до 1000м; В.А.Коваленкер и др.[93,95]- 0,5-2км от палеоповерхности; Н.Н.Павлунь и др.(1994) для Кочбулака дают цифры 1600-2000м, а для Кызылалмы- 2-2,5км. Размах оруденения по вертикали оценивается Ф.И.Исламовым [87] для Пирмираба 300м, Кызылалмы 800-900м, Кочбулака 700-800м, Кайрагача 450-500м, Реваште 150-250м.
Глубины формирования месторождений трех формаций безусловно различаются и, их можно классифицировать на группы глубинности, предложенных В.А.Нарсеевым [187,188]:
1. Вулканические приповерхностные - 300-1500м. Au-Ag формация (Кызылалма).
2.Субвулканические близповерхностные - 700-1500м. Au-Te (Кочбулак,Кайрагач).
3.Глубинно-вулканические - 1-1,5км. Au-As (Кызылалма, Каульды).
Золото-мышьяковое оруденение, является наиболее глубинным и протяженным в вертикальном разрезе, имеет простой минеральный состав и характеризуется нечетко выраженной зональностью. Однозначным признаком слабой эродированности является широкое развитие мышьяковистого пирита и обилие тонкокристаллического арсенопирита, как это имеет место на месторождениях Кызылалма или Арабулак. Пирит имеет и повышенную концентрацию никеля. С глубиной концентрация мышьяка и никеля уменьшается и увеличивается содержание кобальта (Чадак).
Зональность не является прямолинейной функцией глубинности, температуры или других факторов, а имеет более сложное графическое выражение [113]. Для отдельных выдержанных рудных тел наблюдается определенный интервал, где максимально проявляются параметры оруденения – концентрация золота, насыщенность и разнообразие минералов и наноминералов, степень сульфидности и т.д., которые могут ухудшаться как по восстанию, так и с глубиной по мере удаления от такого оптимального интервала оруденения. Все эти изменения находят свое отражение в составе наноансамблей и микропарагенезисов золота (табл.5.1.2.).
Золото-серебряное оруденение характеризуется следующим рядом зональности отложения микро- и наноминералов серебра (сверху вниз): НауманнитАгвиларитSe-стефанитПираргиритПолибазитШтернбергитБерцелианитАргентитАлларгентумCu-аргентит МаккинстритЯлпаит Ag-виттихенит.
Для золото-теллуровой формации ряд зональности выглядит следующим образом: КавацулитПетцитВисмутин>СильванитКолорадоитКреннеритКестеритАлтаит КалаверитТетрадимитАйкинит. При совмещении оруденения двух формаций в одной структуре, от Au-Ag к Au-Te наблюдается целый ряд переходных Ag-Se-Te-S, Bi-Se-Te-S соединений.
С глубиной меняется проба золота, отношения золото:серебро, селен:теллур, мышьяк:сурьма:висмут, кобальт:никель, температура кристаллизации, но эта закономерность также не имеет прямой зависимости. Более или менее она линейна для золото-серебряного оруденения в секущих, достаточно протяженных разрывах, на золото-теллуровых объектах эта зависимость сложнее. По данным В.А.Коваленкера, В.Г.Рыбалова [97] на Кочбулаке распределение рудной минерализации по вертикали имеет волновой, ритмически-зональный характер, обусловленный чередованием богатых и бедных уровней. Выделяется семь зон оруденения, причем с возникновением зон богатого оруденения в участках пересечения рудоносных золото-теллуровых крутопадающих субмеридиональных зон с пологозалегающими межформационными нарушениями (широтных с золото-мышьяковой минерализацией).
Оценивая уровни эрозионного среза известных эпитермальных месторождений Чаткало-Кураминского региона, выделяется следующий ряд относительной эродированности месторождений от наименее к наиболее вскрытым:
1. Золото-серебряные – Арабулак-Кызылалма-Реваште-Чадак.
2. Золото-теллуровые – Кайрагач-Кочбулак-Гульдурама-Каульды-Актурпак-Бургунда.
К настоящему времени накопилось большое количество данных о физико-химическом режиме формирования золоторудных месторождений Чаткало-Кураминского региона, главным образом, по результатам изучения флюидных включений. Это работы В.А.Коваленкера, Н.С.Бортникова, Ф.И.Исламова, В.Б.Наумова, В.Ю.Прокофьева, Н.М.Заири, А.В.Нарсеева, С.К.Смирновой, М.М.Пирназарова, Н.Н.Павлуня и др. Однако, данные, полученные для различных золоторудных месторождений Чаткало-Кураминского региона не всегда сопоставимы. Например, С.К.Смирнова (1994) для Чадака указывает интервал температуры формирования оруденения 380-160 о С, при давлении порядка 250 бар, Н.Н.Павлунь (1994) считает, что для Чадака характерны высокотемпературный уровень минералообразования и высокие давления – 1200-200 бар. С.К.Смирнова (1994) отмечает, что отложение золото-серебряных руд происходило из слабоминерализованных хлоридно-бикарбонатных калий-натрий-кальциевых водных растворов, а Н.Н.Павлунь (1994) - из существенно углекислотных калиево-хлоридно-карбонатных и хлоридно-натриево-карбонатных растворов. При выводе обобщенных значений параметров рудообразования для всего региона вышеуказанные исследователи называют разные цифры. Н.М.Заири (1993) считает, что основные продуктивные ассоциации отлагались при температурах 280-220 о С, С.К.Смирнова (1994) - 340-280 о С и 240-180 о С, Н.Н.Павлунь (1994) – 270-205 о С. Значения давления в системе рудообразования от 3 до 1200 бар. В последних публикациях В.А.Коваленкера и др. [92] на месторождении Кочбулак температура начала рудного процесса указывается в 465 о С.
Широкая распространенность сульфидных наноансамблей в золоторудных объектах, дает возможность использовать для целей геотермометрии результаты экспериментальных исследований устойчивости сульфидных систем [21,51,287], которые, на наш взгляд, позволяют получить однозначные данные в сравнении с результатами флюидных исследований.
Золото-мышьяковая формация. Основной сульфидный минерал – пирит. Минерал устойчив при температуре ниже 742 о С, но с арсенопиритом устойчив при температурах ниже 470-490 о С. Наличие мышьяка в пирите свидетельствует о его образовании в близповерхностных условиях.
Золото-теллуровая формация. Формирование теллуридной минерализации не является показателем низких температур образования [175], это установлено и для Кочбулака [92] и для Кайрагача [91]. При сравнении экспериментальных данных устойчивости сульфидных систем (табл.5.1.3, 5.1.4) хорошо видно, что температуры кристаллизации основных теллуридных микропарагенезисов гораздо выше золото-серебряных и явно не «эпитермальные». И видимо, температура 350-400 о С является начальной температурой образования золото-теллурового оруденения.
Золото-серебряная формация. Приведенные в таблице 5.1.4 матильдит, миаргирит более характерны для серебро-полиметаллических месторождений. Характерные для золото-серебряных микропарагенезисов аргентит, акантит, полибазит, пираргирит, стефанит и другие наноминералы кристаллизуются при температурах ниже 300 о С, что видимо, и следует принять за начало отложения золото-серебряного оруденения. Наличие селенидов серебра (науманнит, агвиларит) свидетельствует о температурах не превышающих 130 о С. Можно считать, что только золото-серебряное оруденение соответствует эпитермальному в классическом понимании.
Анализ наноансамблей и микропарагенезисов может представить достаточно обширную информацию и о других физико-химических параметрах среды рудоотложения. В работе [29] обратили внимание, что в золото-теллуридных месторождениях теллур может играть роль катиона (Те 4+ в голдфилдите), аниона (Те 2- в теллуридах), либо иметь нулевой заряд (самородный теллур). В минералах фаматинит-люцонитовой серии мышьяк и сурьма имеют наивысшую валентность (As 5+ , Sb 5+ ), а теннантит-тетраэдритовой они характеризуются меньшей степенью окисленности (As 3+ , Sb 3+ ). В этой же работе отмечено, что на золото-теллуровых месторождениях, в которых самые верхние части рудоносных зон практически не затронуты эрозией, широким развитиям в рудах пользуются парагенезисы селенидов и сульфоселенидов висмута (лайтакариит, кавацулит и др.). На глубоких горизонтах находки селенидов неизвестны, а содержание селена в сульфидах и сульфосолях не превышает 0,5 мас.% В золото-серебряных месторождениях картина аналогичная. Селениды и селенсодержащие сульфосоли, только исключительно серебра, приурочены к верхним горизонтам слабоэродированных объектов. И.Костов и др. [152] установили, что на месторождении Гуанахуато поздние парагенезисы, размещающиеся на верхних горизонтах, обогащены агвиларитом, а ранние, приуроченные к глубоким уровням - акантитом. Форма нахождения теллура, селена, мышьяка, сурьмы и других элементов может быть вполне надежным индикатором окислительно-восстановительных условий формирования руд.
Приведенные факты свидетельствуют, что исследование наноансамблей и микропарагенезисов позволяет, прежде всего, провести типизацию обнаруженной минерализации, ответить на вопрос что мы нашли на ранних стадиях поиска и, кроме того, оценить уровень эрозионного среза, определить элементы зональности, не говоря о том, что одновременно определяется форма нахождения элементов, комплексность и технологические свойства руд.
Решение третьей задачи – как искать? – во многом определяется чисто техническими и технологическими возможностями: наличие современных материалов аэро- и космосъемки, геофизических данных, высокоточной и чувствительной аналитики, позволяющей проводить современные геохимические и минералогические работы, возможности проведения горных работ и качественного бурения. И особо следует учитывать, что традиционные методы обработки минералогических проб, например, гравитационные, или такие аналитические методы как пробирный или спектральный анализы, могут оказаться буквально беспомощными при исследовании месторождений с наноминеральными, кластерными и другими подобными формами нахождения золота и сопутствующих элементов в крупнообъёмных месторождениях.
В качестве примера приведем уже апробированную методику, используемую Чаткало-Кураминской партией (В.И.Вокал, Р.И. Конеев) ОАО «Регионал геологии» при прогнозе и поисках скрытого золотого оруденения.
В первую очередь проводится дешифрирование материалов аэро- и космосъемок, с непременным выделением субмеридиональных структур и узлов их пересечения с нарушениями других направлений. Затем проводиться комплекс работ по наземной проверке результатов дешифрирования, т.е. установленных благоприятных позиций различными методами: геофизическая, геохимическая съемка, геолого-поисковые маршруты, точки детальных геологических наблюдений, обследование аномалий и рудных точек, геолого-структурные, минералого-петрографические разрезы, составление схематических геологических карт отдельных участков, проходка канав, постоянное геохимическое, линейно-точечное, бороздовое опробование. Наиболее интересные в отношении золота пробы подвергаются микро- и наноминералогическим исследованием. Из дубликатов выделяется концентрат, который анализируется более чувствительными методами типа ICP MS. Часть его запрессовывается в брикеты для проведения микрозондовых исследований. На основе их проводится типизация выявленной минерализации, определяется уровень эрозионного среза и после комплексной интерпретации всех полученных данных определяются наиболее перспективные зоны или участки, на которых ставиться заверочное бурение. Соответствующие керновые пробы подвергаются аналогичным микроминералогическим исследованиям. При этом получаемая информация позволяет выявить элементы зональности, соотношение различных минеральных ассоциаций, определить эталон-аналог и выяснить относительные масштабы развития продуктивной минерализации.
Самое главное, микро- и наноминералогические методы постоянно сопровождают практически все виды перечисленных геологических исследований и становятся полноправным, хотя и несколько специфическим видом поисково-оценочных работ. В этом отличие предлагаемой методики от традиционных минералогических исследований, которые, как правило, проводятся по завершению поисков или даже после открытия месторождения и чаще всего носят описательный характер.
По сути дела, при решении стандартной задачи прогноза и поиска, мы предлагаем ориентироваться на комплексное выделение структурно-вещественных ассоциаций, понимая под веществом минеральные парагенезисы, генетически связанные с формированием рудоконцентрирующих, обычно субмеридиональных структур и их пересечений. Для них чрезвычайно показательны процессы «естественных нанотехнологий»: диспергирование пород и минералов, механосинтез и кристаллизация новых наноансамблей, каталитические реакции, сорбция, полимеризация, приводящие к отложению рудного вещества при низких пересыщениях и «неблагоприятных», неравновесных термодинамических параметрах. При этом очевидно, что чем больше масштабы – протяженность, глубинность рудоконцентрирующих структур, тем больше и объемы отложившегося рудного вещества.
5.2. Практические примеры.
Применение наноминералогической методики на стадии поисковых работ привело к нескольким интересным в практическом отношении результатам. На левом берегу р.Ангрен, на одном из поисковых участков была установлена золото-теллуровая минерализация с высокими концентрациями теллура и широким развитием теллуридной минерализации (табл.5.2.1), выделяющейся в наноминеральной форме (рис.5.2.1). Минерализация трактуется как скрытое оруденение Кочбулак-Кайрагачского типа.
На правом берегу р.Ангрен выявлено нетрадиционное для региона оруденение, проявленное в виде тонковкрапленной минерализации в интрузивных и вулканогенных породах с широким комплексом серебро-сурьмяно-селен-теллуровых нановключений (рис.5.2.2). В составе установленных наноминералов целая группа редких минералов и новых соединений, представляющих собой вариации систем Ag-Te-S, Ag-Se-S и такими элементами как Pb, Cu, Sb, Ni (табл.5.2.2). Мы предполагаем, что столкнулись с новой формой геологического проявления золото-серебряной минерализации, вероятно аналогичной золото-порфировому оруденению типа Форт-Нокс. Особо подчеркнем, что оба участка приурочены к крупной субмеридиональной структуре, узлам пересечения ее с Алмалыкским и Шаваз-Дукентским грабенами. Оба района относятся к категории «хорошо изученных» и в обнаружении новых перспективных участков немаловажную роль сыграла наноминералогическая методика.
На одном рудопроявлении в Алмалыкском районе выявлена близкая к участку Правобережному минерализация с характерными нанокристаллическими структурами (рис.5.2.3, 5.2.4). Здесь также проявлена теллуридно-селенидная минерализация и необычные для эпитермальных месторождений никелевые минералы – брейтгауптит, нисбит.
Итак, прогнозно-поисковые работы в в Чаткало-Кураминском регионе предлагается проводить, учитывая следующие особенности эпитермального золотого оруденения:
1.Определение перспективной геолого-структурной позиции, которое заключается в выявлении узлов пересечения рудоконцентрирующих субмеридиональных разломов и структур других направлений. Именно они определяют размещение рудных полей и месторождений. В Кураминской зоне это Дукент-Гушсайский, Алмалык-Ходжентский, недавно выделенный Наусалы-Абджаский (В.И.Вокал, Р.И. Конеев и др., 2005) разломы. Перспективными могут быть и другие аналогичные структуры, как уже известные [6], так и новые, которые хорошо определяются с помощью методов аэро- и космодешифрирования. Подчеркнем, роль разломов не только рудоподводящая или рудоконтролирующая. Они являются естественной нанотехнологической системой, в которой накапливаются промышленные концентрации нанозолота и других полезных компонентов.
2. Месторождения локализуются в породах разного состава – вулканиты, сиенито-диориты, гранитоиды, сланцы и другие, возраст образования которых не моложе Перми. Предваряющие и сопровождающие оруденение метасоматические изменения вмещающих комплексов создают стандартную для отложения золота физико-химическую среду, нивелируя разнообразие составов пород. Метасоматиты обогащаются золотом и сами становятся предметом промышленной разработки. В связи с этим, не следует ориентироваться только на определенный тип пород, например, надакскую или чашлинскую свиты.
3. Для золота и сопутствующих элементов промышленные концентрации составляют 0,0000n-0,00n% и основная форма их нахождения в рудах наноминеральная. Поэтому наиболее однозначным поисковым методом выявления, типизации, оценки элементов зональности, масштабов и технологических свойств руд являются наноминералогические исследования.
4. При поисках скрытого золотого оруденения главными его индикаторами являются наноансамбли, сформированные триадами Au-Ag-Cu, Te-Se-S, Bi-Sb-As и Hg. Критерями верхнерудных уровней конкретных рудных формаций являются определенные формы нахождения перечисленных элементов, находящиеся в виде закономерных микропарагенезисов.
5. Из шести, проявленных в пределах Бельтау-Кураминского вулкано-плутонического пояса рудных формаций, в Кураминской зоне промышленное значение в настоящее время имеют месторождения золото-теллуровой и золото-серебряной формаций при подчиненном значении золото-мышьяковой.
6. В Кураминской зоне возможно обнаружение новых нетрадиционных геологических позиций и наноминеральных форм нахождения Au-W(Mo), Au-As, Au-Te, Au-Ag, Au-Sb, Au-Hg оруденения. Особенно песпективным представляется оруденение золото-порфировых штокверковых месторождений в гранитоидах типа Форт-Нокс (США) или Васильковское (Казахстан), а также Au-Pd c ураном типа Коронейшн-Хилл.
7. Наноминералогические исследования становятся эффективным методом поисковых работ, изучения процессов рудообразования, металлогении золота и других благородных, редких и рассеянных элементов. Наноминералогия, а также наногеохимия представляются наиболее перспективными направлениям геологических наук в ХХI веке.