Благороднометалльные ассоциации, связанные с палеопротерозойским базит-гипербазитовым магматизмом Лапландско-Онежской провинции Карелии

К минералогической провинции принято относить «участок земной коры, характеризующийся относительно однородным геологическим строением и развитием одних и тех же минеральных комплексов и ассоциаций» [14]. По определению Н. П. Юшкина, минералогическая провинция является элементарным топоминералогическим регионом, размеры которого обычно колеблются от 10 до 100 тыс. км2. Границы минералогических провинций, как правило, пространственно совпадают с границами минерагенических крупных или средних структурных элементов.

Лапландско-Карельская рифтогенная структура (см. рисунок) [6, 8, 9, 18] заложилась на сумий- ско-сариолийском этапе (2.5—2.3 млрд л.) развития Карельского кратона, прослеживается с территории СЗ-Финляндии в ЮВ-Карелию и выделяется как многоосевая зона, испытавшая блокировку по трансформным разломам (сдвиговым зонам СВ-простирания). В ятулийское время (2.3—2.1 млрд л.) для территории был характерен трапповый магматизм [11, 12]. Людиковийский рифтогенез (2.1— 1.92 млрд л.) сопровождался базит-гипербазитовым магматизмом, комплексом силлов и даек. Каждый этап развития характеризуется своим магматизмом и металлогенической специализацией (см. рисунок) [7, 13, 18]. В данной работе рассматривается карельская часть Лапландско-Онежского палеопротерозойского

Месторождения и рудопроявления палеопротерозойской Лапландско-Онежской рифтогенной структуры [7, 18]:

1 — палеопротерозойские отложения, 2 — архейские образования, 3 — палеозойские интрузии, 4 — сумийские интрузии и малые тела, 5 — тектонические зоны и глубинные трансформные разломы, 6 — свекофенская область, 7 — основные месторождения и рудопроявления. Номера на схеме (некоторые рудные объекты по тексту): 1 — Луккулайсваара, Кивакка, 2 — Травяная Губа, 3 — Беломорская группа, 4 — Монастырское, 5 — Бураковская группа (Аганозерское, Бураковское), 6 — Воронов Бор, 7 — Пудожгора, 8 — Койкарское (Викша), 9 — Елетьозерское, 10 — Койлисмаа, 11 — Муставаара, Хаукиахо, 12 — район Кеми (Кеми, Пеникат, Сомпуярви-риф, Паасиваара-риф; Суханко), 13 — Аканваара, 14 — Койтелайнен, Кевитца, 15 — Падминская группа

Deposits and ore occurrences of the Paleoproterozoic Lapland-Onega rift structure [7, 18]:

1 — Paleoproterozoic formations, 2 — Archean formations; 3 — Paleozoic intrusions, 4 — sumian intrusions and small bodies, 5 — tectonic zones and transform faults, 6 — Svekofen region, 7 — main Paleoproterozoic deposits and ore occurrences. Numbers on the map: 1 — Lukkulaisvaara, Kivakka, 2 — Travyanaya Guba, 3 — Belomorskaya group, 4 — Monastyrskoe, 5 — Burakovskaya group (Aganozerskoe, Burakovskoe), 6 — Voronov Bor, 7 — Pudozhgora, 8 — Koikarskoe (Viksha), 9 — Eletyozerskoe, 10 — Koillismaa, 11 — Mustavaara, Haukiaho, 12 — Kemi, Penikat, Sompujarvi-reef, Paasivaara reef, 13 — Akanvaara, 14 — Koitelainen, Kevitsa, 15 — Padma group рифта (без Ветреного Пояса). Минералогические исследования позволяют проследить эволюцию рудоо-бразования с учетом основных принципов выделения минералогических структур и провинций и сопровождаются обобщениями — подготовкой сводки по минералам Карелии.

Актуальность и методы исследования

Минералогические исследования являются составной частью минерагенических работ, проводимых автором по изучению рудных ассоциаций в Карелии и обобщению результатов по благороднометалльно-му оруденению (ЭПГ и Au) в конкретных палеопроте-розойских структурах Лапландско-Онежской рифтогенной структурной зоны (ЛОРС). Эти исследования представляют собой самостоятельное (топоминерало-гическое — по Н. П. Юшкину) направление, изучающее закономерности формирования и распределения минералов в различных условиях и геологических системах. Работы сопровождаются картированием, изучением рудных минералов, установлением минералого-геохимических критериев рудоносности. Они могут быть использованы и имеют большое значение для минерагенического анализа, прогнозирования, поисков и оценки месторождений полезных ископаемых. Так, например, для С. Карелии проведено минералогическое районирование [2, 3], дополняющее исследования в Арктической зоне Карелии.

Методика исследований. Палеопротерозойская рифтогенная структура выделена благодаря многочисленным работам предшественников, детально изучавшим базит-гипербазитовый магматизм Карелии на основе геофизических, структурных и геолого-петрографических данных. В работе приводится обобщение более ранних результатов, в том числе по изучению ведущих рудных минералов, минералов благородных металлов и их ассоциаций; они дополнены определениями, выполненными на электронном сканирующем микроскопе VEGA ii LSH c микроанализатором iNCA Energy-350, и данными iCP-MS-анализа руд в аналитическом центре ИГ КарНЦ РАН.

Геологическое строение, этапы развития и минерагения

Лапландско-Онежская региональная палео-троговая структура заложилась на Карельском кратоне и развивалась как континентальный рифт от 2.5 до ~1.8 млрд лет назад на архейском фундаменте (см. рисунок). ЛОРС объединяет отдельные пале-опротерозойские структуры: Пана-Куолаярвинскую, Кукасозерскую, небольшие интрузивные тела в Беломорском комплексе на севере; Лехтинскую, Гайкольскую и другие — в центральной; Кумсинскую, Онежскую — в южной; Ветреного Пояса — в восточной части Карелии. Временные рамки и фазы их эволюции описаны и обобщены в многочисленных работах исследователей, изучающих палеопротерозой-ский магматизм [6, 8, 9, 12 и ссылки в них]. Этапы развития сумийско-сариолийского (2.5—2.3 млрд лет, PR₁sm-sr), ятулийского (2.3—2.1 млрд лет, PR₁jt) и людиковийского (2.1—1.92 млрд лет, PR₁ld) возрастов сопровождались базит-гипербазитовым магматизмом и внедрением интрузий на стадии рифтогенеза, а также формированием близсинхронных вулканогенно-осадочных комплексов. Калевийская (1.92—1.8 млрд л., с внедрением Ропручейского силла) и веп-сийская (1.8—1.65 млрд л.) эпохи накопления осадков проявились в южной части Онежского палеобассейна. Орогенный этап (1.8—1.7 млрд л.) развития на территории Карелии выразился в формировании зон 15

складчато-разрывных деформаций (СРД) и щелочного метасоматоза СЗ-простирания.

С сумийскими расслоенными базит-гипербази-товыми интрузиями (2.5—2.4 млрд лет, массивы Луккалайсваара, Кивакка, Бураковский и др.) связано хромитовое, медно-никелевое сульфидное, в некоторых — титаномагнетитовое оруденение, сопровождающееся широким спектром минералов благородных металлов (ЭПГ с Au). Включающая эти палеопротеро-зойские (PR₁ sm) расслоенные интрузии минерагени-ческая зона прослеживается из СЗ-Финляндии в восточном направлении до Олангской площади. В районах Кеми (СЗ-Лапландия) и Койллисмаа (вблизи границы с Карелией) в Финляндии к подобным интрузиям приурочены несколько крупных месторождений и проявлений Cr (Кеми, Пеникат, Койтелайнен, Аканваара, Нярянкаваара комплекса Койллисмаа), Fe-V-Ti, Cu-Ni и ЭПГ [18].

Интрузии Олангской группы представлены массивами Луккулайсваара, Кивакка, Ципринга в СЗ-части Карелии. Расслоенный перидотит-пироксе-нит-габброноритовый массив Луккулайсваара детально изучался ЦКЭ в 90-х годах прошлого века. В начале 2000-х годов проведена его оценка на Ni и платиноиды; установлены их проявления (Надежда и другие [7]), объединенные в объект Луккулайсваара с содержанием ∑ ЭПГ в рудах от 3.84 до 9 г/т (Pd — до 14.68 г/т, Pt — 3.22 г/т). При среднем содержании ЭПГ 7.5 г/т их ресурсы (Р1 + Р2) составляют ~13.2 т (по результатам работ С. Ф. Клюнина, Северная ГЭ). Благороднометалльная минерализация тяготеет к ма-лосульфидным ассоциациям критической зоны (изучалась А. Ю. Барковым, обобщение см. в работе [2]). Платиноиды представлены теллуридами и висмуто-теллуридами (мончеит, меренскит, теларгпалит, ко-тульскит, соболевскит, майченерит, теллуропаллади-нит, сопчеит, луккулайсваараит Pd₁₄Ag₂Te₉ [17], оу-ланкаит (Pd, Pt)₅(Cu, Fe)₄SnTe₂S₂) [15], (Pd, Ag)₂Te); сульфидами (брэггит, высоцкит, редкий Cu-Mo-рениит (Cu, Fe)(Re, Mo)₄S₈,); сульфоарсенидами и арсенидами (ирарсит, холлингвартит, сперрилит, стиллуотерит, меньшиковит Pd₃Ni₂As₃ [16]); стан-нидами и плюмбидами (серии атокит-рустенбур-гит, паоловит, звягинцевит, таймырит, Pd₂(Sn, Sb), Pd₂(Sn, As)); антимонидами (изомертиит, мертиит, стибиопалладинит); интерметаллидами (туламинит), Pt-Pd, Au-Ag, (Fe, Ni)₃Cr. В расслоенном перидо-тит-пироксенит-габброноритовом массиве Кивакка халькопирит-пентландит-пирротиновое оруденение (Ni — 0.36—0.4 %, Cu — 0.3—0.65) содержит ∑ ЭПГ 3—6 г/т (Pt — 1—3, Pd — 1—5 г/т) [7] и минералы ме-ренскит-мончеит, котульскит, сперрилит. В массивах Ципринга и Ханкусъярви установлены более высокие содержания Cu. Ресурсы ЭПГ по Олангскому узлу в целом равны 26.48 т (категории Р1 + Р2) и 35 т (Р3).

В Беломорской складчатой области известны многочисленные небольшие интрузии сумийско-го возраста, прорывающие архейские толщи. На ру-допроявлении Травяная Губа богатые вкрапленные и сидеронитовые ильменит-титаномагнетитовые руды сложены титаномагнетитом, ильменитом с ЭПГ [5]. Pt-Pd-минерализация ассоциирует с сульфидами меди и представлена Pd-Pt-стибиоарсенидами, сульфи- 16

дами, реже (Pd-Cu-Sn) интерметаллидами и платиной. ∑ ЭПГ достигает 2.8 г/т, Au — до 2.5 г/т.

Бураковская интрузия — наиболее крупный расслоенный массив, расположенный в ЮВ-части ЛОРС, в ее архейском основании. Сложена хромовыми и сульфидными Cu-Ni-рудами. Главный хромитовый горизонт Аганозерского месторождения представляет собой стратиформную залежь мощностью 0.7—6.3 м, приуроченную к границе ультраосновной и пироксенитовой зон (разведка и оценка массива и его ресурсов велась Карельской ГЭ — В. А. Ганиным, В. Н. Логиновым) [7]. Содержание Cr2O3 в рудах месторождения составляет 21.79 % (до 45.28 %), запасы по категориям С1 и С2 оцениваются в ~ 26.6 млн т, прогнозные ресурсы ~ 177.55 млн т руды. Руды представлены вкрапленными и массивными разностями, рудные хромшпинелиды относятся к субферриалю-мохромитам. В хромитовом горизонте установлена рассеянная никелевая и ЭПГ-минерализация, представленная тугоплавкими сульфоарсенидами Pt, Rh, ir, сульфидами и другими платиноидами [1], такими как холлингвортит, лаурит, эрлихманит, ирарсит, сперрелит, платарсит, куперит, туламинит, рустенбур-гит, Pt, Pt3Fe, висмутотеллуриды Pt-Pd и Au. Ресурсы ЭПГ оцениваются в 110 т. Cu-Ni-оруденение занимает обособленную позицию в массиве, с ним ассоциируют преимущественно минералы Pd [12].

Ятулийский базитовый магматизм на территории Карелии проявился как трапповый [11]. Центры ятулийского вулканизма тяготеют не только к региональной рифтогенной структуре. Они развиты шире и приурочены к СЗ-тектоническим зонам в пределах кратона. Базитовый магматизм сопровождается мед-но-сульфидной (халькопирит-борнитовой) вкрапленной минерализацией [4] и железоокисными (Fe, Mn) проявлениями в осадочном комплексе (см. рисунок).

Интрузии габбро-долеритов раннелюдиковийско-го возраста (2.0—1.98 млрд л.) дифференцированы от меланократовых и рудных габбро до диоритов (повышенной Na-щелочности). В Онежской структуре они представлены крупными пологозалегающими силлами. Койкарский силл прорывает ятулийские толщи, в том числе карбонатный горизонт верхнего ятулия, а Пудожгорский — архейские гранитогнейсы. В центральной части Онежской структуры силлы прорывают шунгитовые толщи. Суйсарский пикрит-базальто-вый магматизм (PR₁ su) (1.98—1.92 млрд л.) сопровождается интрузиями габбро и Кончезерским габбро-перидотитовым силлом (1.975 млрд л.). С каждым из этих комплексов связаны определенные типы руд с ЭПГ.

Титаномагнетитовые руды Пудожгорского месторождения содержат 8.13 % TiO2 и 0.43 % V2O5 (при запасах ~ 316.7 млн т руды). Они слагают стратифицированную залежь и сопровождаются малосульфид-ной вкрапленностью, с которой ассоциируют ко-тульскит, меренскит, сопчеит, кейконит, сперрилит [7, 13] и золото микронных размеров. В Койкарском силле к титаномагнетитовому горизонту со средним содержанием TiO2 — 6 %, V2O5 — 0.32 % (запасы руды ~ 314.2 млн т) приурочена малосульфидная вкрапленность с благородными металлами, в сумме достигающая 1—2 г/т (ресурсы ~ 425 т). На месторождении Викша (участки Каллиево, Кентилампи,

Шарги) в ассоциации с халькопиритом и борнитом (1—4 %) установлены Pd-арсениды, стибиоарсе-ниды, станниды [10]: палладоарсениды Pd2As, фазы (Pd, Pt)2As, (Pt, Pd, Rh)As2, сперрилит, арсенопалла-динит Pd7As2, фаза Pd4As, стиллуотерит Pd8As3, палар-станид Pd8(Sn, As)3, станнопалладинит Pd3(Sn, As)2, фаза (Pd, Pt, Au)3Sn, изомертиит Pd5AsSb, реже встречаются брэггит (Pt, Pd, Ni)S, холлингвортит (Rh, Pt) AsS, PtTe2, PdTe. Золото в этой ассоциации содержит 15—31 % Ag.

В Северной Карелии (рис. 1) с дифференцированным щелочно-базит-гипербазитовым Тикшеозерско-Елетьозерским комплексом (2.0 млрд л.) с завершающей карбонатитовой фазой, прорывающим архейские гранитогнейсы, связаны месторождения фосфорсодержащих титаномагнетитовых руд в габ-броидах и Fe-P (с REE) в карбонатитах. Близкие по составу богатые руды (запасы ~102.3 млн т) приурочены к Елетьозерскому массиву (участки Межозерный, Нято-Вара, Сури-Вара) [7]. Они содержат TiO₂ в среднем 9.2—10.3 %, V₂O₅ — 0.08—0.18 %. Минералогия титаномагнетитовых руд отличается большим разнообразием Fe-Ti-O-фаз, представленных титаномагне-титом, магнетитом, ульвитом, ильменитом, герцинитом и титанитом; в зонах влияния поздних фаз щелочных пород встречается корунд [3]. Руды незначительно обогащены ЭПГ ( ∑ = 0.025—0.15 г/т).

С орогенным этапом развития Лапландско-Онежского рифта (1.8—1.7 млрд л.) на территории Карелии связана Pd-Pt-Au-(Co-Pb-Mo)-Cu-(S,Se)-U-V-оксидная гидротермально-метасоматическая минерализация, представленная месторождениями Падминской группы в Онежской структуре и проявлениями Au-Cu-(Se-Te-S) и Au-U в Пана-Куолаярвинской. Полиметалльная ассоциация орогенного этапа развития представляет объект другого детального исследования.

Заключение

Лапландско-Онежская рифтогенная структура — это длительно развивавшаяся от 2.5 до 1.8 млрд лет назад региональная минерагеническая провинция, включающая рудную минерализацию разновозрастных базит-гипербазитовых палеопротерозой-ских комплексов и более позднюю наложенных зон СРД орогенного этапа развития. С базит-гиперба-зитовым магматизмом связана Cr, Ti-V, Cu и ЭПГ-рудная минерализация. Состав минералов благород-нометалльной ассоциации определяется типом магматизма и составом ведущего типа руд. Хромитовые руды (Бураковская интрузия в ЮВ-Карелии, Кеми и др. в СЗ-Финляндии) связаны с крупными дифференцированными интрузиями сумийского возраста; они представлены высокохромистыми хромшпи-нелидами и сопровождаются высокотемпературными ассоциациями платиноидов — арсенидов, сульфоарсенидов (Pt, Rh, ir) и висмутотеллуридов Pt с Pd. С менее крупными массивами, представленными габбро-норитами, в которых отмечается контаминация коровым материалом [9], связано сульфидное медно-никелевое и титаномагнетитовое оруденение с Pt-Pd-минерализацией (Луккулайсваара, Кивакка, Травяная Губа). Ятулийский базитовый магматизм со- провождается медно-сульфидной минерализацией. На людиковийском этапе развития наблюдается преимущественное накопление Ti-Fe-О-минерализации. С Койкарским и Пудожгорским силлами габбродо-леритов в Онежской структуре ассоциируют стратифицированные залежи титаномагнетитовых руд с малосульфидной медной и ЭПГ-минерализацией. Минералы благородных металлов в них представлены преимущественно стибиосульфоарсенидами, станни-дами, реже сульфидами Pd, Pd-Pt. Минералогические исследования, проводимые в рамках музейной тематики ИГ КарНЦ РАН, были направлены на детальное изучение ведущих ассоциаций руд и минералов благородных металлов в разновозрастных массивах с учетом основных принципов минералогического районирования [14, 2], что позволило проследить эволюцию образования руд; они сопровождаются обобщениями и подготовкой сводки по минералам Карелии.

Работа выполняется по темам НИР ИГ КарНЦ РАН № ГР АААА-А18-118020290084-7 и № АААА-А18-118020290085-4 (раздел 5).