Метасоматические преобразования пород, колчеданное оруденение и перспективы золотоносности Панареченской структуры (Кольский полуостров)

Колчеданные руды являются источником коренного золота в мире; на Фенноскандинавском щите данный источник можно считать основным: золото добывается как попутный элемент из колчеданных полиметаллических месторождений Швеции и Финляндии. В восточной части Фенноскандинавского щита – Карело-Кольском регионе – известны только серно-колчеданные месторождения и рудопроявления, для некоторых из них также характерен повышенный геохимический фон золота. Серия проявлений колчеданных руд прослеживается на южном фланге пояса Печенга – Имандра – Варзуга. Рудопроявление в Панареченской структуре отличается от остальных по своим минералого-геохимическим характеристикам, которые делают данное колчеданное рудопроявление наиболее перспективным в отношении золотоносности. Указанные сведения послужили основанием для более детального изучения Панареченского рудопроявления и подготовки настоящей статьи по результатам исследований.

Материалы и методы

Настоящая статья написана по результатам полевых исследований, проведенных в период 2010–2012 гг., и на основе материала, полученного при просмотре и опробовании керна скважин, пробуренных ОАО "Центрально-Кольская экспедиция" в пределах западной кальдеры Панареченской структуры (в ее северной части). Кроме того, нами выполнено описание некоторых аншлифов по данному участку из коллекции ОАО "ЦКЭ".

Химический анализ горных пород проведен в химико-аналитической лаборатории Геологического института КНЦ РАН по методикам, разработанным в лаборатории и приведенным на сайте ГИ КНЦ РАН ¹ , там же определено содержание благородных металлов методом атомной абсорбции с предварительным концентрированием алкиланилином и сульфидами нефти (зав. лабораторией Л. И. Константинова). Исследования фазовой и внутрифазовой неоднородности минеральных индивидов, изучение химического состава минералов осуществлялись с помощью методов оптической и электронной микроскопии в ГИ КНЦ РАН; использовались оптический микроскоп Axioplan, сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) LEO-1450

с энергодисперсионными приставками Röntec и Bruker X Flash-5010 и электронно-зондовый микроанализатор MS-46 CAMECA. Часть исследований проведена в Ресурсном центре СПбГУ "Геомодель" на сканирующем электронном микроскопе Hitachi S-3400N с различными аналитическими приставками, предназначенными для анализа дифракции отраженных электронов (EBSD-AzTec HKL Channel 5 Advanced), количественного энергодисперсионного микроанализа (EDX-AzTec Energy 350), количественного волнового дисперсионного анализа (WDS-INCA 500 с комплектом стандартных образцов).

Результаты и обсуждение

Геологическое строение Панареченской структуры

Панареченская вулкано-тектоническая структура (ПВТС) располагается в центральном блоке пояса Имандра – Варзуга на его южном фланге (рис. 1, врезка) на участке сопряжения глубинных и долгоживущих разломов северо-западного (Белозеро-Томингский и Панско-Варзугский разломы) и субмеридианального направлений. Она представляет собой автономное геологическое тело овальной формы размером 21 × 8 км, вытянутое в северо-западном направлении. Стратиграфический разрез структуры наращивается от периферии к центру, во внешней зоне структуры породы имеют центриклинальное концентрическое залегание с углами падения 25–45°, в ядерной части – залегание более пологое, вплоть до горизонтального. Выполнена структура осадочными и вулканогенными породами карельского (людиковий – калевий) возраста, прорванными интрузивными телами от ультраосновного до кислого состава. По периметру структуры зафиксирован кольцевой разлом с отвесным падением, во внутренней ее части картируются дуговые разломы с падением к центру структуры. Вышеизложенная информация позволила рассматривать ПВТС как палеовулканическую кальдеру [1; 2]. С юга и юго-запада она ограничена Белозеро-Томингской разломной зоной, по которой породы томингской свиты взброшены на образования ПВТС. С севера, востока и юго-востока ПВТС по кольцевому разлому граничит с метабазальтами ильмозерской свиты, относящейся к людиковийскому надгоризонту верхнего карелия.

Вулканогенно-осадочные толщи, выполняющие ПВТС, относятся к панареченской (людиковий – калевий) и к самингской (калевий) свитам. Вулканогенно-осадочные породы панареченской свиты залегают по периферии структуры и занимают около 60 % ее площади. Нижний и верхний контакты свиты тектонические. Нижний – это упомянутый выше кольцевой разлом; по данному разлому внедрились многочисленные субвулканические интрузии линзовидной и серповидной формы трахиандезитового и трахидацитового состава. В разрезе свиты выделено две подсвиты. Нижняя подсвита сложена преимущественно метатерригенными породами (кварц-мусковит-хлоритовыми сланцами по аркозовым метапесчаникам), но в верхней части ее разреза появляются потоки метабазальтов и метапикробазальтов, их туфов и туффитов; суммарная мощность подсвиты 800–1 000 м. Верхняя подсвита имеет существенно вулканогенное происхождение. Она сложена метабазальтами с отдельными прослоями и линзами осадочных пород, метапикробазальтов и пикритовых метатуфов. Максимальная мощность верхней подсвиты составляет 350 м.

Ядерная часть Панареченской структуры выполнена фельзическими вулканитами самингской свиты. Породы свиты имеют тектонические контакты с подстилающими панареченскими метавулканитами. Возраст кислых лав самингской свиты (U-Pb, по циркону) составляет 1 883 ± 26 млн лет [3]. Самингская свита подразделяется на нижнесамингскую и верхнесамингскую подсвиты, имеющие мощность 300 и 200 м соответственно. Метавулканиты свиты представлены преимущественно метадацитами и метадаципорфирами (мусковит-хлоритовые плагиосланцы) с подчиненным количеством метадациандезитов и метариолитов (мусковитовые сланцы). В нижней части самингской толщи установлены маломощные потоки метабазальтов (в настоящем виде это хлоритовые плагиосланцы).

Вулканогенно-осадочные толщи прорываются интрузивными породами, которые относятся к трем комплексам: габбро-долеритовому, плагиоверлитовому и гранит-монцонитовому. Габбро-долеритовый комплекс представлен дайками, силлами метадолеритов, метагаббро-долеритов и мелкими телами метагаббро, которые присутствуют только на северном фланге структуры. Интрузивные образования комплекса составляют единую генетическую группу с вулканитами панареченской свиты и относятся к той же вулкано-плутонической ассоциации.

К плагиоверлитовому комплексу относятся Панареченский массив и ряд мелких тел метапикритов. Панареченский массив дифференцирован, в его строении участвуют плагиопироксенит-верлиты, пироксеновые оливиниты, перидотиты, плагиоперидотиты, оливиновые и мономинеральные пироксениты, плагиоверлиты, габбро и пикриты, связанные между собой постепенными переходами.

Гранит-монцонитовый комплекс объединяет две группы пород. Субвулканические интрузии среднекислого состава, представленные трахидацитами и трахиандезитами, располагаются в единой зоне кольцевого разлома по границе ПВТС вблизи контакта панареченской и ильмозерской свит. U-Pb-возраст цирконов из трахидацитов составил 1 907 ± 18 млн лет [4]. Плагиомикроклиновые граниты образуют тело сложной формы размером 2,5 × 1,5 км. Вмещающими породами для них служат метатерригенные породы панареченской свиты и кислые метавулканиты самингской свиты. U-Pb-возраст цирконов из плагиомикроклиновых лейкократовых гранитов составил 1 940 ± 5 млн лет [4]. Это значение оказалось древнее вмещающих кислых вулканитов (1 883 ± 26 млн лет [3]), а значит, требуются дополнительные геохронологические исследования для уточнения возраста пород.

Рис. 1. Схематическая геологическая карта Панареченской вулкано-тектонической структуры [5]. Условные обозначения: 1–4 – самингская свита (калевий, KR ₂ ² ): 1 – метариолиты; 2 – метадациты; 3 – метадациандезиты;

• 4    – метаандезиты; 5–7 – панареченская свита (калевий-людиковий, KR ₂ ¹ ): 5 – метатуфы основного состава;

• 6    – метапесчаники; 7 – метапелиты; 8 – ильмозерская свита (людиковий, KR ₂ ¹ ) – метаандезибазальты;

9–13 – интрузивные образования (KR ₂ ): 9 – метаперидотиты (KR ₂ ¹ ); 10 – метапикриты (KR ₂ ¹ ); 11 – долериты, габбро-долериты (KR ₂ ); 12 – субщелочные монцониты, гранодиориты, субщелочные габброиды, сиениты (1907 ± 18 млн лет, KR ₂ ² ); 13 – лейкократовые плагиомикроклиновые граниты (1940 ± 5 млн лет, KR ₂ ² );

• 14 – зоны развития углеродистых пород, интенсивно (а), слабо и средне (б) насыщенные углеродистым материалом;

• 15 – прослои сульфидно-углеродистых пород, вне масштаба; 16 – зоны интенсивного метасоматического изменения пород; 17 – вторичные тектониты. Красным многоугольником показан участок детальных работ Fig. 1. Schematic geological map of the Panarechenskaya volcanic-tectonic structrure [5]. Legend: 1–4 – Samingskaya suite (KR ₂ ² ): 1 – metarhyolite; 2 – metadacite; 3 – metaadesidacite; 4 – metaandesite;

• 5–7 – Panarechenskaya suite (KR ₂ ¹ ): 5 – mafic metatuff; 6 – metasandstone; 7 – metapelite; 8 – metaandesibasalt of the Il'moaerskaya suite (KR ₂ ¹ ); 9–13 – intrusive rocks (KR ₂ ): 9 – metaperidotite (KR ₂ ¹ ); 10 – metapicrite (KR ₂ ¹ );

• 11 – dolerite, gabbro-dolerite (KR ₂ ); 12 – subalkaline monzonite, granodiorite, gabbro, and sienite (KR ₂ ² );

• 13 – leucocratic plagiomicrocline granite (KR ₂ ² ); 14 – zones of carbonaceous rocks (a – highly carbonaceous, б – medium and weakly carbonaceous); 15 – layers of sulfide-carbonaceous rock, out of scale; 16 – zones of intensive alteration; 17 – secondary tectonites. The red polygon – the area of detail work, described in the present paper

Все породы участка метаморфизованы в условиях зеленосланцевой фации кианит-силлиманитового фациального типа (повышенных давлений) [6]. Не исключено, что в пределах восточной кальдеры есть участки, где метаморфизм пород был не выше пренит-пумпелиитовой фации, так как здесь в метабазальтах хорошо сохранились участки девитрифицированного и слабо девитрифицированного вулканического стекла. Возраст метаморфизма пород ПВТС, возможно, отражает время закрытия рубидий-стронциевой изотопной системы, полученное для вулканитов двух разновозрастных свит (ильмозерской и панареченской), – 1 711 ± 67 млн лет [7].

Панско-Варзугский разлом взбросо-сдвигового характера делит Панареченскую структуру на две самостоятельные кальдеры; западная кальдера смещена относительно восточной на 3–4 км в северозападном направлении (рис. 1). Плоскость сместителя разлома падает к северо-востоку под углом ~75°. Разлом долгоживущий: предположительно, именно эта тектоническая зона служила магмоподводящим каналом при формировании метавулканитов панареченской и самингской свит и интрузии плагиомикроклиновых гранитов, затем была неоднократно активизирована в более позднее время.

Западная кальдера, в отличие от восточной, обнажена слабо и изучена в основном с помощью бурения, проведенного ОАО "ЦКЭ" в первой половине 1980-х гг. и в период 1998–2000 гг. По геологическому строению западная и восточная кальдеры ПВТС схожи, но различаются характером и интенсивностью метасоматических преобразований (сильнее изменены породы западной кальдеры), поэтому не исключено, что мы имеем дело с разными уровнями эрозионного среза ПВТС.

Участок детальных работ, где проведены буровые работы, расположен в северной части западной кальдеры в пределах площади распространения пород нижней части разреза самингской свиты вблизи контакта с метавулканитами панареченской свиты (рис. 1). Вскрытый скважинами разрез горных пород представляет собой чередование мусковитовых, кварц-мусковитовых, мусковит-хлоритовых, карбонатхлоритовых плагиосланцев. Мощность горизонтов пород составляет от 2 до 30–40 м.

Мусковитовые плагиосланцы – тонкозернистые полосчатые породы лепидобластовой структуры, часто плойчатые. Слойки мусковитового состава чередуются с мусковит-олигоклаз-кварцевыми либо карбонат-кварцевыми прослоями и линзами мощностью 1–3 мм. Состав сланцев зависит от соотношения существенно мусковитовых и мусковит-олигоклаз-кварцевых прослойков, об.%: плагиоклаз – 20–55; кварц – 20–65; мусковит – 13–50; карбонат – 0–15; хлорит – 0–5; рудный минерал – 1–6; углеродистое вещество – до 2.

Хлорит-мусковитовые и мусковит-хлоритовые плагиосланцы – тонкозернистые плойчатые полосчатые породы, в которых полосчатость обусловлена чередованием прослойков хлоритового, хлорит-мусковитового и плагиоклаз-кварцевого с хлоритом и мусковитом состава; ширина полос от 1 до 4–5 мм. Хлорит иногда присутствует в виде редких крупных чешуй. Кварц бывает представлен линзовидными обособлениями размером до 1 × 5 мм. Минеральный состав включает кварц (30–45 об.%), плагиоклаз (30–40), мусковит (5–15), хлорит (8–25), рудный минерал (2–5), углеродистое вещество (<1 об.%).

Хлоритовые и карбонат-хлоритовые плагиосланцы – тонкозернистые породы лепидобластовой структуры. Зерна плагиоклаза размером до 0,3 мм разноориентированные; хлорит более тонкозернистый, в агрегате с тонкозернистым кварцем, намечается ориентированное расположение чешуек. Хлорит серозеленый, без аномальных цветов интерференции. Карбонат – ксеноморфные зерна (до 1 мм) и их агрегаты – замещает плагиоклаз и хлорит, распределен относительно равномерно. В виде отдельных ксеноморфных зерен размером до 0,3 мм отмечен эпидот. Минеральный состав включает кварц (10–20 об.%), плагиоклаз (20–45), карбонат (10–35), хлорит (25–35), титанит (2), эпидот (<1), рудный минерал (0–5), углеродистое вещество (1–2 об.%).

Породы детального участка метаморфизованы в условиях зеленосланцевой фации кианит-силлиманитового фациального типа (повышенных давлений) [6]. Преобладают первично вулканогенные породы, состав которых варьирует от базальтов (карбонат-хлоритовые и хлоритовые плагиосланцы) до риолитов (мусковитовые плагиосланцы), относящиеся к известково-щелочной серии, породам нормальной и низкой щелочности (рис. 2).

Рис. 2. Состав метавулканитов западной кальдеры ПВТС на петрохимических диаграммах.

Точки составов нанесены после вычета CO ₂ , потерь при прокаливании (п.п.п.) и пересчета результатов анализа пород на 100 %

Fig. 2. Composition of metavolcanics from the western caldera of the Panarechenskaya structure in the petrochemical diagrams. Composition points are drawn after deduction of CO 2 and losses during decrepitation and recalculation to 100 %

Из магматических пород в скважинах были отмечены маломощные (до 10 м) согласные тела интенсивно измененных габбро-долеритов. Это мелкозернистые породы с гипидиоморфными разноориентированными зернами плагиоклаза размером до 0,25 мм в мелкозернистой матрице карбонат-хлоритового состава. От метавулканитов основного состава метадолериты отличаются несколько пониженной магнезиальностью (см. таблицу).

Таблица. Химический состав горных пород западной кальдеры Панареченской вулкано-тектонической структуры, мас.% Table. Chemical composition of rocks from the Panarechenskaya volcanic-tectonic structure, wt%

Элемент	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
SiO 2	44,85	44,53	43,59	44,71	49,13	55,19	58,05	59,87	62,13	62,99	65,88	65,71	48,10	15,16	46,91
TiO 2	0,66	1,19	0,38	0,86	4,12	0,61	0,44	0,37	0,58	0,34	0,35	0,53	0,56	0,37	1,50
Al 2 O 3	12,61	15,8	14,46	20,05	15,54	19,36	13,80	11,64	14,14	13,02	11,70	13,37	18,48	12,83	14,02
Fe 2 O 3	11,11	5,39	8,73	8,48	2,69	1,73	1,32	3,58	2,29	6,07	3,91	1,16	10,47	28,72	2,38
FeO	2,17	3,05	7,18	4,06	2,21	3,03	2,82	2,38	3,41	1,82	7,46	6,10			7,34
MnO	0,18	0,09	0,19	0,06	0,07	0,08	0,09	0,06	0,14	0,05	0,100	0,04	0,01	0,01	0,21
MgO	5,41	5,51	9,41	3,64	3,46	1,65	2,84	2,31	4,66	2,28	4,21	2,24	0,42	0,72	4,32
CaO	3,50	9,53	1,76	0,75	10,08	3,97	6,43	4,42	1,61	0,73	0,06	<0,01	0,02	0,06	8,22
Na 2 O	1,75	1,29	0,27	0,69	5,45	2,38	2,34	1,07	2,22	0,24	0,09	1,18	1,00	0,72	3,94
K 2 O	1,78	2,21	0,84	2,83	0,07	2,11	2,05	2,72	1,47	3,15	0,91	2,23	4,12	2,18	0,11
H 2 O –	0,25	0,20	0,16	0,29	0,12	0,29	0,26	0,26	0,26	0,20	0,23	0,31	0,06	0,24	0,21
П.п.п.	3,84	1,10	5,21	5,34	0,24	3,21	2,16	2,81	3,64	2,95	4,46	3,85	4,73	7,84	5,43
S общ	8,63	3,08	5,32	6,50	1,41	1,37	1,17	2,88	1,11	4,97	0,35	3,05	11,40	30,9	0,07
P 2 O 5	0,15	0,41	0,08	0,24	1,37	0,17	0,16	0,02	0,10	0,07	0,07	0,16	0,09	0,15	0,12
CO 2	3,20	6,06	2,42	1,18	3,5	4,86	5,35	5,74	2,15	0,58	0,14	<0,01	<0,10	<0,10	5,27
F	0,10	0,08	0,12	0,19	0,17	0,07	0,04	0,04	0,05	0,06	0,05	0,15	0,11	0,08	0,03
Cl	0,00	0,01	<0,004	0,01	0,01	<0,004	0,01	<0,004	<0,004	0,01	0,01	0,01	<0,004	0,02	0,01
Au (г/т)	0,01	Не опр.	Не опр.	Не опр.	Не опр.	Не опр.	0,01	0,03	Не опр.	Не опр.	0,26	0,02	0,27	0,32	0,01
Ag (г/т)	0,18	Не опр.	Не опр.	Не опр.	Не опр.	Не опр.	0,23	0,26	Не опр.	Не опр.	1,05	0,80	1,75	2,23	0,10
Сумма	100,12	99,52	99,98	99,4	100,08	99,52	99,58	99,33	99,96	100,17	99,98	99,82	100,00	99,64	99,97