Геологическое строение и золотоносность углеродистых отложений района горы Тётечная (Южный Урал)

Рассматриваемый район входит в пределы Увельской площади, расположенной в северной части Восточно-Уральского прогиба. На западе она граничит с Восточно-Уральским, на востоке – с Зауральским поднятиями. Геологичеcкое строение площади очень сложное и в отдельных местах не вполне однозначно решённое, что обусловлено интенсивной дислоцированностью, неравномерным метаморфизмом пород, наличием редких остатков фауны и слабой их обнаженностью (рис. 1).

В изучении стратиграфии, магматизма, метаморфизма, тектоники и металлогении рассматриваемой площади в разное время принимали участие Л.И. Ромашова, В.И. Иванов, Ф.А. Пискунов, А.И. Левит. Поисково-разведочные работы велись под руководством П.К. Олерского, В.Ф. Жеда-ева, Э.И. Мецнера, В.В. Юриша. В 1980 – 1986 гг. здесь были проведены геологосъемочные работы масштаба 1:50 000 отрядом ЧГРЭ ПГО «Уралгеология» под ру- ководством Е.П. Щулькина. Пробурено большое количество глубоких колонковых скважин, что позволило пересмотреть геологическое строение. Современные представления об истории развития района сложились благодаря геолого-съемочным работам масштаба 1:200 000 (лист N – 41 – XIII, новая серия), проведенным А.В. Моисеевым и др. (2002) и Б.А. Пу-жаковым и др. (2012).

По данным перечисленных исследователей он сложен вулканогенно-осадочными породами нижнепалеозойского, силуро-девонского и каменноугольного возрастов, прорванными многочисленными интрузивными и субвулканическими образованиями различного состава (рис. 1).

Саргазинская толща (O 1-2 ? sr ). Впервые выделена и наиболее детально изучена в естественных разрезах, обнажениях и скважинах непосредственно южнее Челябинского гранитного массива. Нижняя граница толщи не установлена. В её осно-

вании залегают субщелочные базальты, риолиты, кластолавы базальтов, риодацитов, редко андезиты. Выше они сменяются маломощной пачкой относительно высокотитанистых и далее – низкотитанистых базальтов, слагающих большую часть разреза (Савельев и др., 2006). Повсеместно отмечаются прослои кремнистых туффи-тов мощностью до 20 см. Общая мощность саргазинской толщи около 1500 м. Её возраст датирован как ранний-средний ордовик, учитывая находки среднепозднеордовикских конодонтов в согласно перекрывающих известняках (Сначёв, Мавринская, 1995). А.И. Грабежевым был получен U-Pb SHRIMP возраст цирконов из нескольких интрузий кварцевых диоритов в пределах Томинско-Березняков-ского рудного поля (лист N – 41 – VII), прорывающих базальты саргазинской толщи, равный 428+3 млн. лет, что соответствует силуру (Грабежев и др., 2013).

Рис. 1. Геологическая карта проявления «Гора Тётечная»: 1 – полимиктовые конгломераты, 2 – песчаники, 3 – известняки мраморизованные, 4 – известняки, 5 – углеродисто-глинистые сланцы, 6 – андезибазальты и их туфы, 7 – микропорфириты базальтового состава, 8 – переслаивание алевролитов и туфов андезитового состава, 9 – кремнистые туфы, 10 – граниты биотитовые, 11 – диориты биотитовые, роговообманковые, 12 – дациты кварц-плагиоклазовые, 13 – пункты минерализации Au и их номера, 14 – тригонометрический пункт г. Тётечная, 289,0 м, 15 – линия разреза А – А 1 по скважинам, 16 – контур проявления «Гора Тётечная». Цифры в кружках, номера интрузивных массивов: 1 – Коелгинский, 2 – Увельский, 3 – диориты и кварцевые диориты зеленодольского комплекса

Кособродская толща (S1ks) выделена при проведении геолого-съемочных работ И.В. Ленных (1952) и А.И. Левит и др. (1977), датировалась ордовиком. Она распространена в виде узкой полосы к востоку от Главного гранитного пояса Урала. Нижняя граница с ордовикской саргазин-ской толщей (O1-2?sr) имеет угловое несогласие и проводится по первому прослою дацитовых туфов, верхняя – тектоническая, не определена. Состав толщи: туфы андезибазальтов, дацитов и риодацитов, реже – базальты и пикробазальты и их туфы, алевролиты, кремнистые алевролиты, вулканомиктовые песчаники, углеродистые алевролиты, серицит-хлоритовые сланцы. В ассоциации с вулканитами выделяется кособродский субвулканический комплекс, в который входят купола и дайки риодацитов и риолитов, дациты, анде- зиты, кварцевые диориты и диоритовые порфириты, плагиогранит-порфиры, порфировидные плагиограниты и долериты. Естественные разрезы толщи обнажены в долине р. Увелька у восточной границы Пластовской площади (N – 41 – XIII). Мощность её порядка 1500–2000 м.

В составе кособродской толщи отмечены небольшие полосы (тектонические блоки?) мощностью порядка 500 – 750 м с явно другим строением разреза. Они сложены преимущественно углеродистокремнистыми, глинисто-кремнистыми, местами чёрными ографиченными сланцами, аргиллитами, алевролитами, аркозовыми и полимиктовыми песчаниками с прослоями туфогенно-вулканогенных пород. В целом разрез характеризуется как тонкоритмичный, флишоидного облика (рис. 2).

Рис. 2. Геологический разрез и схема опробования отложений кособродской толщи по линии А–А 1 : 1 – песчаники, 2 – углеродисто-глинистые сланцы, 3 – кремнистые туфы, 4 – алевролиты, 5 – туфы андезитового состава, 6 – плагиоклазовые порфириты андезитобазальтового состава, 7 – коры выветривания, 8 – дациты кварц-плагиоклазовые, 9 – скважины, их номера, глубина и интервал опробования

Возраст толщи точно не определен. Ранее рассматриваемые углеродистые отложения относились к черносланцевой толще (C1t2-v1), возраст которой был определён по положению в разрезе как позднетурнейско-ранневизейский (Сна-чёв и др., 1994). Но позже на склоне г. Тётечной в чёрных кремнисто-глинистых сланцах собраны граптолиты: Petalolituhus sp. indet., Pristiograptus regularis Pern., Spirograptus-guerichi Xoyd., Torquigraptusplanus (Barr.), харак- терные, по мнению Т.Н. Корень, для нижней части теличского подъяруса верхнего лландовери, зона guerichi (= linnaei или minor) (Артюшкова и др., 2011). По данным А.И. Левит и др. (1977) имеются датировки по K – Ar методу в 465 млн лет по амфиболу и 411–412 млн лет по биотиту. По сообщению А.В. Моисеева и др. (2002) при составлении геологической карты листа N – 40 – XIII на основании единичных находок фауны на правом берегу р. Увельки, в 9 км ниже устья

• р. Коелги, эти отложения включены в состав кособродской толщи (S 1 ks).

Базальт-андезитовая толща (D 3 ba ) развита в юго-западной части площади работ. Она представлена трахибазальтами, базальтами, андезибазальтами, реже тра-хиандезибазальтами, их туфами, андези-тандезитами, ксенотуфами, редко тефрои-дами с прослоями туфопесчаников, ту-фоалевролитов, кремнистых туффитов. Общая мощность базальт-андезитовой толщи до 1000 м. Возраст её условно принят позднедевонским на основании геологических построений.

Тугундинская толща (C i tg ) представлена преимущественно известняками, аркозовыми и полимиктовыми песчаниками, алевролитами, аргиллитами, часто углеродистыми, реже конгломератами, гравелитами. Взаимоотношения с подстилающими породами несогласные. Контакт с перекрывающими образованиями бир-гильдинской толщи – согласный. Б.А. Пужаковым были проведены определения возраста циркона U – Pb методом (SHRIMP-II) из галек гранитов в составе конгломератов толщи. Полученные кон-кордантные данные 364±6,7млн.лет и 361,3±6млн.лет соответствуют верхнему девону–нижнему карбону. Следовательно, по мнению Б.А. Пужакова и др. (2012), возраст толщи не может быть древнее нижнего карбона.

К биргильдинско-томинскому комплексу (5D 3 -C 1 bt ) относится Зеленодольский массив, расположенный в 5 км южнее рассматриваемого участка, а также малые линзовидные тела среди пород сар-газинской и кособродской толщ (рис. 1). Массив сложен диоритами, кварцевыми диоритами, кварцевыми диорит-порфиритами зеленовато-серого цвета. Последние содержат вкрапленники плагиоклаза, амфибола, кварца. Комплекс близок к габбро-диорит-плагиогранитовой формации, но отличается от нее отсутствием габбро и плагиогранитов, большим содержанием калия и меньшим – железа, кальция и магния. По мнению некоторых исследователей (Грабежев, Белгородский,

1992), комплекс следует относить к самостоятельной диоритовой формации островодужного типа. Контакты его с вмещающими породами интрузивные, крутые, падают под массив. Вблизи контактов вмещающие породы пропилитизированы. Абсолютный возраст диоритов Зеленодольского массива, определенный K-Ar методом, составляет 298 млн. лет, 309 млн. лет и 340±27 млн. лет и установлен на площади листа N – 41 – VIII под руководством Н.С. Кузнецова в 1999 г., что отвечает позднему девону – раннему карбону. Однако в последнее время получены данные о силурийском (418,3±2,9 млн л.) U – Pb возрасте (LA-ICP-MS) цирконов из рудоносного диоритового порфирита Зеленодольского массива (Грабежев и др., 2016).

Пластовский тоналит-плагио-гранитовый комплекс (PYD 3 -C 1 p ) на рассматриваемой площади представлен тоналитами гнейсовидными и массивными, плагиогранитами мезо- и лейкократовыми, слагающими Коелгинский массив (рис. 1). На востоке он имеет интрузивный контакт с вмещающими эффузивами ба-зальт-андезитовой толщи (D 3 ba) с развитием зон ороговикованных пород мощностью до 300 м. По химическому составу породы комплекса соответствуют нормальнощелочным гранодиоритам и пла-гиогранитам с преимущественно натриевым типом щелочности. По данным работ, возглавлявшихся Е.П. Щулькиным в 1986 г. и В.Ф. Турбановым в 1978 г., по K – Ar датировкам возраст комплекса определялся как раннекаменноугольный. Установленный современным U – Pb SHRIMP – II методом возраст плагиогранитов Пла-стовского массива составляет 361±6 млн. лет (Ферштатер, 2013), что позволило расширить возраст пластовского комплекса до позднедевонско-раннекаменно-угольного.

Полетаевский комплекс гранодио-рит-гранитовый (yC2pl) представлен биотитовыми гранитами, слагающими Увельский массив, который имеет резкие интрузивные контакты с вмещающими породами кособродской и тугудинской толщ. По химическому составу породы комплекса соответствуют нормальнощелочным гранитам калиево-натриевой, реже натриевой серии и относятся к грано-диорит-гранитовой формации. Абсолютный возраст Увельского массива, определенный K – Ar методом, составляет 315±2 млн. лет и считается среднекаменноугольным.

Проявление «Гора Тётечная» объединяет несколько пунктов минерализации золота (рис. 1, № 1 – 5), относящихся к золото-сульфидно-кварцевому рудноформационному типу. Широкое развитие здесь имеют штокверки кварцевых прожилков и зоны прожилково-вкрапленной сульфидной минерализации, представленной преимущественно пиритом и халькопиритом, реже сфалеритом, галенитом и молибденитом.

Интрузивные образования и вмещающие их вулканогенно-осадочные породы в зоне тектонического нарушения субмеридионального простирания интенсивно рассланцованы, местами брекчированы и подвергнуты метасоматическим изменениям (биотитизация, пропилитизация, серицитизация, окварцевание) и превращены местами в кварц-серицитовые и хло-рит-кварц-серицитовые метасоматиты.

Опробование последних в экзоконтактах небольших тел порфировых диоритов биргильдинско-томинского комплекса (δD 3 – C 1 bt) показало содержания Au до 3,0 г/т (пункт минерализации № 2, 5, см. рис. 1). В ожелезненных сланцах и ту-фопесчаниках с вкрапленностью пирита содержания Au достигают 1,0 г/т (№ 1). Кроме того, отмечено проявление, приуроченное к штокверку кварцевых прожилков с сульфидной минерализацией в березитизированных и ожелезненных ту-фопесчаниках с содержаниями Au 1,8 – 9,6 г/т; Ag 0,4 – 4,8 г/т; Cu – 0,4% (№ 3).

Золотое оруденение в углеродистых сланцах установлено в 6 км юго-восточнее п. Коелга (рис. 1, № 3, 4). Здесь была пробурена серия скважин по трем профилям глубиной до 410 м (рис. 2). Бо- роздовое опробование керна скважин в черносланцевых и туфогенно-осадочных пород показало весьма обнадеживающие результаты. По данным 133 пробирных анализов они содержат золото в пределах 0,5 – 1,5 г/т (при среднем 0,76 г/т), серебра до 4,0 г/т (среднее 1,0 г/т) (табл. 1). К области развития углеродистых отложений приурочены и геохимические аномалии сурьмы (3 – 5 г/т), серебра (0,4 – 1,0 г/т), соответствующие, по Г.А. Вострокнутову, третьему и пятому уровню (Вострокнутов, 1985). В ходе проведенной геологической съемки масштаба 1: 50 000 (лист N – 41 – 50 – Б) над черносланцевыми породами установлена золотоносная кора выветривания (№ 4, см. рис. 1).

В результате бороздового опробования керна скважин пробирным методом были выявлены повышенные содержания золота в вулканогенно-осадочных породах ко-собродской толщи. Содержание золота в них (преимущественно свободного – сульфиды окислены полностью) колеблется от 0,3 до 3,0 г/т. При этом повышенные концентрации золота приурочены к нижней и средней частям глинистощебнистого горизонта коры выветривания, в котором нами были отмыты и изучены под электронным микроскопом пять золотин размером 0,05 x 0,2 мм (рис. 3).

Пробность золотин определена методом энерго-дисперсионного анализа на растровом электронном микроскопе Tescan Vega 3 SBH в ИПСМ РАН (аналитик И.И. Мусабиров, г. Уфа) и составляет от 664 до 846 (табл. 2). Из приведенной таблицы следует, что золотины № 1 – 4 обладают низкой (664 – 754), а № 5 средней пробностью (до 846) и содержат серебро в количестве 15,38 – 33,58%.

Определение примесей в золотинах выполнено в лаборатории «Физических методов исследования минералов» геологического факультета МГУ на микрозонде «CAMEBAX SX50» фирмы «САМЕСА» с применением эталонов (аналитик И.А. Брызгалов) (табл. 3). Точность метода исследования в пределах ±0,01%, условия анализа: ускоряющее напряжение 20 кВ, ток зонда 30 нА. свойственно самородному золоту

В золотинах отмечена незначительная большинства месторождений золото-примесь висмута (до 0,29%), осмия и кварцевой формации Урала (Сазонов и иридия (до 0,25%), что обычно др., 1993).

Таблица 1. Результаты бороздового опробования на Au и Ag черносланцевых и туфогенноосадочных пород кособродской толщи

№ п/п	№ скв.	Интервал опробования, м	Au, г/т	Ag, г/т	№ п/п	№ скв.	Интервал опробования, м	Au, г/т	Ag, г/т
1	У-0207	0,0-3,0	0,3	0,3	33	Ус-72	71,0-72,0	0,7	1,0
2	У-0212	31,0-32,0	0,6		34		73,0-74,6	1,5	1,0
3		40,0-40,5	0,5		35		74,6-76,0	0,3	1,2
4		3,0-5,0	0,7	0,7	36		77,5-79,0	0,3	0,8
5		5,0-7,0	0,8		37		91,0-92,5	0,3	1,0
6	У-0211	0,3-5,5	0,6		38		198,6-200,1	0,3	1,1
7		7,5-9,0	0,6		39		204,9-206,4	0,4	1,4
8		13,0-15,0	0,3		40		210,5-211,9	0,3	0,9
9		19,0-27,0	0,5		41		278,2-281,1	0,6	1,3
10		35,0-37,0	0,3		42	Ус-74	15,0-17,3	0,5
11	У-0201	1,5-14,7	0,4	0,3	43		18,5-20,0	1,2
12		18,0-23,0	0,3		44		22,2-23,2	0,4	0,9
13	У-0202	0,0-3,7	0,7	0,3	45		23,2-24,2	0,4	1,6
14	У-0203	0,0-5,0	0,5	1,0	46		24,2-25,4	0,3	1,3
15	У-0205	0,05-3,0	0,8	4,0	47		27,4-28,4	0,4	0,4
16	У-0204	7,0-19,0	0,5		48		28,4-29,5	0,6	1,0
17	У-0213	2,0-9,5	1,0		49		32,0-33,5	0,7	0,8
18	У-0214	0,1-7,0	0,4		50		66,6-68,0	0,5	1,0
19	Ус-73	16,0-18,8	0,4	0,6	51		73,5-74,9	0,5	1,0
20		60,5-62,3	0,6	0,4	52		105,5-107,0	0,3	1,6
21		79,4-80,7	1,4	0,8	53		111,5-112,8	0,3	1,2
22	Ус-72	5,8-7,8	0,4	0,6	54		122,5-124,0	0,5	1,2
23		16,8-20,8	0,5	0,7	55		125,5-127,0	0,6	1,6
24		20,8-21,8	0,5	0,8	56		127,0-128,5	0,3	1,2
25		21,8-22,8	0,4	0,6	57		128,5-130,0	0,3	0,8
26		22,8-23,8	0,3	0,8	58		131,5-132,5	0,6	1,5
27		23,8-24,8	0,4	0,8	59		135,0-136,8	0,4	1,0
28		24,8-25,8	0,3	0,6	60		137,8-139,3	0,4	0,8
29		27,8-28,8	0,3	0,8	61		144,7-146,0	0,8	1,0
30		28,8-30,0	0,5	0,6	62		146,0-147,0	1,0	1,2
31		39,5-41,0	0,3	1,0	63		156,6-158,1	0,6	1,0
32		69,5-71,0	0,4	1,0	64		159,6-161,6	0,3	1,0

Примечание: 1-5 – песчаник глинисто-углеродистый, 6 – песчаник мелкозернистый, 7-15 – алевролит, 16 – туфоалевролит, 17 – 18 – туффит серицит-кремнистый, филлитизированный, 19 – 21 – туффит кремнистый дацитового состава, 22 – 23 – алевролит глинистый, 24 – 31 – песчаник глинисто-углеродистый, 32 – 36 – песчаник глинисто-углеродистый, сульфидизированный, 37 – 41 – алевролит глинистый, 42 – песчаник мелкозернистый, 43 – 46 – алевролит, 47 – 48 – песчаник глинисто-углеродистый, 49 – 52 – метасоматит карбонат-серицит-полевошпат кремнистый, 53 – 64 – алевролит серицит-карбонатовый, углеродистый.

Рис 3. Электронно-микроскопические изображения и точки анализа золотин из кор выветривания проявления «Гора Тётечная» ( снимки в обратно-рассеянных электронах)

Таблица 2. Элементный состав золотин проявления «Гора Тётечная», %

№ п/п	№ пробы	Au	Ag
1	236	69,56	30,44
2	237	67,82	32,18
3	238	69,91	30,09
4	239	66,42	33,58
5	241	69,02	30,98
6	244	71,87	28,13
7	248	75,39	24,61
8	254	72,57	27,43
9	261	84,42	15,58
10	262	79,55	20,45
11	263	84,47	15,53
12	264	84,01	15,99
13	265	84,62	15,38

Учитывая низкую пробность золотин, высокие содержания в них Hg (0,04 – 0,08%), As (0,05 – 0,24%), а также висмута, можно заключить, что золотое оруденение проявления «Гора Тётечная» формировалось в малоглубинных условиях (Петровская, 1973). Следует отметить, что в пределах Южного Урала изучение новых нетрадиционных типов золоторудной минерализации только начато (Сначёв и др., 2008, 2011) и рассмотренный объект, промышленные аналоги которого хорошо известны во многих складчатых областях, пока не представляет промышленного интереса в силу его слабой изученности. Однако, по целому ряду признаков он может оказаться вполне рентабельными для освоения в ближайшем будущем.

Примечание: содержания приведены к 100%.

Таблица 3. Результаты микрозондового анализа золотин проявления «Гора Тётечная», %

№ пробы	Au	Ag	Os	Ir	Pt	As	Se	Bi	Cr	Co	Ni	Cu	Sn	Sb	Te	Hg	Сумма
46	74,74	26,66		0,05		0,05		0,29			0,01					0,08	101,90
47	69,10	31,75				0,24			0,02								101,11
48	69,19	31,77		0,13				0,06	0,03				0,07			0,04	101,30
49	66,78	31,18	0,23	0,05		0,08			0,05	0,02		0,02	0,08	0,04	0,04		98,35
50	73,25	29,32		0,25	0,07		0,12					0,01	0,07				103,09

Примечание: пустая ячейка – содержание ниже порога чувствительности прибора.