Минеральный состав зон пиритизации Кыввожского района (Средний Тиман)

На Среднем Тимане в породах рифея широко развиты зоны пиритизации, представляющие большой интерес в связи с изучением закономерностей развития эндогенных процессов и проблемой золотоносности региона [1—5]. В частности, в Кыввожском районе в аллювиальных отложениях рек Средний Кыввож, Кыввож и других водотоков давно известны находки золота, имеются россыпи с оцененными запасами, однако коренные источники остаются неизвестными. В связи с этим нами проведено изучение минерального состава зон пиритизации, наблюдающихся в коренных обнажениях.

Методы исследований

Изучение рудной минерализации проводилось в аншлифах с использованием оптического микроскопа, растрового электронного микроскопа JSM-6400 с энергетическим рентгеновским спектрометром фирмы Link. Флюидные включения в жильном кварце, сопутствующем рудной минерализации, изучались под микроскопом в двуполированных кварцевых пластинах толщиной 0.3—0.5 мм. Оценивались форма, величина, наполнение включений, определялась температура гомогенизации. Нагрев кварцевых пластин осуществлялся на криотермостолике THMSG600 фирмы Linkam.

Общие сведения о геологическом строении района

Кыввожский район находится в пределах Вольско-Вымской гряды, вытянутой в северо-западном направлении и сложенной метаморфическими породами верхнепротерозойского комплекса. С запада Вольско-Вымская гряда ограничена Вымским разломом северо-северо-западного простирания, проходящим по контакту верхнепротерозойских пород с породами терригенно-карбонатного комплекса верхнего девона и перми. На востоке породы верхнего протерозоя под углом около 30° погружаются под терригенно-карбонатные отложения.

Верхнепротерозойские отложения делятся на две свиты: лун-вожскую (V1lv) и кыввожскую (V1kv). Лунвожская свита состоит из трех толщ. Нижняя и верхняя толщи сложены переслаивающимися темносерыми углисто-кварц-хлорит-се-рицитовыми, кварц-хлорит-сери-цит-глинистыми сланцами, алев-росланцами и метаалевролитами. Встречаются пласты гравелитов и разнозернистых песчаников. На нескольких уровнях отмечены углистые разности сланцев с содержаниями углеродистого вещества от 0.5—1.5 до 5—7 %. Средняя толща сложена кварцитами и кварци-то-песчаниками, светло-серыми с буроватым оттенком, мелкозернистыми, массивными и грубоплитчатыми, с подчиненными прослоями темно-серых глинистых хлорит-серицит-кварцевых сланцев. Общая мощность свиты достигает 3800 м.

Кыввожская свита делится на две толщи. Породы нижней толщи развиты в центральной части Вольско-Вымской гряды, слагают ядро крупной синклинальной складки на ее восточном склоне. В основном это переслаивающиеся серозеленые серицит-хлорит-кварце-вые филлитовидные сланцы и алев-росланцы. Верхняя толща образует полосу северо-западного простирания шириной до 1 км и представлена тонкоплитчатыми кварц-серицит-хлоритовыми, углисто-хлорит-сери-цитовыми сланцами, алевросланца-ми и метаалевролитами. В нижней части разреза развиты редкие прослои известняков и известковистых алевролитов, в верхней — маломощные прослои кварцито-песчаников. Мощность кыквожской свиты составляет 800 м.

Основными элементами разрывной тектоники являются разломы северо-западного, так называемого тиманского направления. Эти нарушения подчеркивают линейность структур рифейского фундамента. Хорошо выражены разломы северо-восточного простирания, обусловливающие блоково-ступенчатый характер геологического строения региона. Вдоль крупных разрывных нарушений прослеживаются зоны дробления, милонитизации, повышенной трещиноватости.

Из магматических пород в пределах Вольско-Вымской гряды известны субвулканические дайки базальтов и туфы основного состава.

Дайки приурочены к разломам субмеридионального и северо-западного простирания. Мощность их изменяется от нескольких десятков сантиметров до 80—100 метров, протяженность — от первых километров до 10—12 км.

Зоны прожилково-вкраплен-ной сульфидной минерализации (зоны пиритизации) локализованы в сланцевых толщах лунвожской и кыввожской свит и контролируются в основном разрывными нарушениями субмеридионального простирания. Породы в зонах развития сульфидной минерализации обычно интенсивно рассланцованы (раз-

Рис. 1. Основные минералы зон пиритизации: а — пирит, частично замещенный гидроксидами железа; б—е — пирротин, галенит, халькопирит и сфалерит; ж, з — кобальтин и ковеллин

листованы), катаклазированы и оже-лезнены. Часто сульфидная минерализация приурочена к слойкам алевролитов в сланцах, к нарушенным контактам сланцев и прослоев кварцитов.

Результаты исследований и их обсуждение

Минеральный состав зон развития сульфидной минерализации весьма разнообразен. Наряду с пиритом присутствуют пирротин, халькопирит, галенит, сфалерит, монацит, ксенотим и целый ряд других минеральных фаз.

Пирит (FeS 2 ) является основным и наиболее распространенным минералом. Образует прожилки, линзочки, желваки в сланцах мощностью до 5—7 см, состоящие из зерен различной величины. Часто встречается в виде вкраплений единичных, хорошо ограненных кристаллов кубической формы или зерен сложной формы (рис. 1, а). Величина кристаллов достигает 2—3 см. Нередко зерна пирита и их скопления раздроблены (раздавлены). По трещинам в них (и в тенях давления) развивается кварц. Весьма характерно замещение пирита бурыми гидроксидами железа. Пирит практически не содержит примесных элементов, лишь в одном анализе в составе пирита установлен Co (7.27 мас. %).

Пирротин (FeS) отмечается редко в виде мелких (до 20 мкм) зерен относительно изометричной или сложной формы, находящихся в кварце, пирите (рис. 1, б). В одном случае нами наблюдались включения пирротина в срастаниях с галенитом в трещине пирита.

Халькопирит (CuFeS 2 ) встречается довольно часто и развивается по трещинам в пирите. Форма зерен неправильная, величина достигает 10— 15 мкм (рис. 1, г, д). Весьма характерны срастания халькопирита с галенитом.

Ковеллин (CuS) устанавливается редко в виде зерен неправильной формы в трещинах пирита (рис. 1, з). Величина зерен достигает 40 мкм.

Галенит (PbS) в большинстве случаев представлен мелкими (1— 3 мкм), иногда многочисленными включениями в пирите (рис. 1, в—е). Мельчайшие включения галенита величиной до 0.5 мкм наблюдались нами в одном из зерен ковеллина. Кроме того, обнаруживаются более крупные ксеноморфные зерна галенита величиной до 10—15 мкм, находящиеся в трещинах пирита и кварца. Нередки случаи срастания и обрастания зерен халькопирита галенитом, срастания зерен галенита и сфалерита. В составе галенита в одном из анализов установлен Bi до 3.9 мас. %.

Сфалерит (ZnS) встречается редко в виде включений в пирите величиной до 5 мкм (рис. 1, е). В составе сфалерита всегда устанавливается Fe до 9.5 мас. %.

Кобальтин (CoAsS) обнаружен в единичных случаях в виде зерен величиной до 25 мкм в кварце, иногда в срастании с халькопиритом, а также 14

Т а б л и ц а 1

Химический состав кобальтина, мае. %

№	Co	Ni	Fe	As	S	∑
1	24.82	7.94	2.8	39.65	18.41	93.62	(Co0.74 , F e 0.09 , Ni0.24)As0.93S1.01
2	32.63	0.5	4.76	36.75	18.88	93.52	(С о 0.96 , F e 0.15 , Ni0.01)A s 0.85 S1.02
3	32.22	0	3.67	41.15	19.13	96.17	(Co0.93 , F e 0.11)As0.94S1.02
4	31.99	0.62	4.25	37.01	18.63	92.5	(Co0.96 , F e 0.13 , Ni0.02)As0.87S1.02
5	33.44	0.61	3.68	37.81	17.15	92.69	(Coi.01 , Fe0.12 ,Ni< ).02)As0.9S0.95
6	31.88	0	3.35	37.8	19.53	92.56	(Co0.95 , F e 0.1 )As0.89S 1.07
7	29.2	2.37	3.24	43.32	16.15	94.28	(Co0.89 , F e 0.1 , Ni0.07)Asi.04S0.9

в виде мелких включений (3—5 мкм) в халькопирите (рис. 1, ж). В составе кобальтина присутствуют Fe до 4.3 и Ni до 8 мас. % (табл. 1).

Монацит (Ce, La, Nd...)|PO 4 | встречается часто. Представлен мелкими включениями в пирите, величина которых обычно не превышает 3—10 мкм (рис. 2, а—в). Кроме того, зерна монацита величиной до 20— 30 мкм отмечаются в кварце, кварц-слюдистой массе. В составе монацита в небольших количествах присутствуют Pr, Sm, Gd, Th (табл. 2).

Ксенотим Y[PO 4 ], как и монацит, встречается часто в виде включений в пирите, кварце, кварц-слю-дистой массе (рис. 2, г—е). Величина зерен ксенотима достигает 30—50

Рие. 2. Монацит (а, б, в) и ксенотим (г, д, е) в зонах пиритизации

мкм. В составе ксенотима присутствуют Gd, Dy, Er, Yb, иногда Ho (табл. 3). Наряду с отмеченными выше минеральными фазами в зонах пиритизации нами обнаружены точно не диагностированные сульфиды Bi + Te (рис. 3, а), возможно, жозеит Bi4Te2S или ингодит Bi(S,Te). В одном случае установлен самородный висмут в виде мельчайшего включения (около 1 мкм) в галените. В ковеллине установлены включения размером 0.5 мкм состава Ag + Se (рис. 3, б), которые по соотношению компонетов близки к науманниту Ag2Se; в кварце — столь же мелкое зерно сложного состава, основными компонентами которого являются Pb — 39.6 мас. % и Nb — 27.7 мас. %

Т а б л и ц а 2

Химический состав ксенотима, мае. %

№	P 2 O 5	Fe 2 O 3	Y 2 O 3	Sm 2 O 3	Gd 2 O 3	Dy2O3	Er 2 O 3	Yb 2 O 3	Tb 2 O 3	Ho2O3	∑
1	34.15	4.97	36.9	—	4.66	4.93	1.76	—	—	—	87.37
2	23.31	—	31.74	1.42	7.35	8.79	2.57	—	2.57	—	77.75
3	38.97	2.34	42.9	—	3.67	6.61	4.16	2.32	—	—	100.97
4	31.3	—	46.02	—	4.55	5.75	2.26	3.82	—	—	93.7
5	37.71	—	39.17 Хи	— мическ	3.82 ий сост	6.28 ав мон:	3.49 щита,	4.2 мас. %	—	2.01 Т а б л	96.68 и ц а 3
№	P 2 O 5	CaO	Fe 2 O 3	LaA	Ce2O3	РГ 2 О з	Nd2O3	Sm2O3	Gd2O3	ThO2	∑
1	28.64	—	—	13.06	30.04	2.77	11.19	2.43	1.91	—	90.04
2	31.13	1.00	—	11.33	24.6	2.41	11.46	2.6	1.67	4.55	90.75
3	33.17	0.41	2.95	4.33	22.11	4.28	22.32	6.67	2.65	—	98.89
4	30.71	0.43	2.53	13.86	26.39	—	9.45	2.43	1.92	3.81	91.53
5	31.99	1.08	3.79	10.13	24.32	—	11.04	2.93	2.51	4.93	92.72

Рис. 3. Редкие минеральные фазы Bi—Te (а), Ag—Se (б), Sr—Tb (в), Th—Nd

(близко к составу чангбайнита — PbNb2O6), в кварце в срастании с пиритом — зерно существенно Th-состава с примесью U, в кварц-слю-дистой массе — зерна Sr+Tb, Th-Pb-Nb-составов (рис. 3, в). Кроме того, предположительно устанавливаются плюмбопирохлор и плюмбоярозит.

Результаты наших исследований, прежде всего наблюдаемые взаимоотношения различных минералов, указывают на длительность и стадийность формирования зон сульфидной минерализации, что согласуется с представлениями других авторов [3]. Можно выделить две основные стадии минералообразования: раннюю — пиритовую и позднюю — халькопи-рит-галенит-сфалеритовую. Вначале произошло формирование пиритовой минерализации. Основную роль здесь, вероятнее всего, играли процессы зеленосланцевого метаморфизма, проявившиеся в позднем вен- де. Развитие гидротермально-мета-морфогенных процессов было неравномерным. Наиболее интенсивными они были в зонах разрывных нарушений, что обусловило скопление в этих зонах наиболее богатой сульфидной минерализации (жильной и прожил-ково-вкрапленной).

Позднее, после перерыва и проявления тектонических подвижек (зерна пирита и их скопления под-

Рис. 4. Наиболее типичные первичные флюидные включения в жильном кварце из зон пиритизации: а — включение с газовой фазой 25—30 об. %; б — включение с газовой фазой 60 об. %

верглись дроблению), произошла активизация гидротермальных процессов. Можно выделить халькопи-рит-галенит-сфалеритовую стадию минералообразования. Об этом свидетельствует локализация кварца, халькопирита, галенита, сфалерита в виде тонких прожилок в участках дробления и в отдельных трещинах в пирите. Кроме халькопирита, галенита и сфалерита одновременно с ними или позднее отложились кобальтин, сульфиды Bi+Te, минеральные фазы Ag+Se и др. Особого внимания заслуживает редкометалль-но-редкоземельная минерализация. Минералы редких и редкоземельных металлов, в частности монацит и ксенотим, по времени отложения также близки к халькопирит-гале-нит-сфалеритовой стадии минералообразования, либо являются еще более поздними. Не исключено, что в ходе дальнейших исследований могут появиться основания для выделения самостоятельной редкометалль-но-редкоземельной стадии минералообразования.

Отсутствие надежных возрастных датировок, к сожалению, не позволяет определить время проявления поздней стадии минералообразования (когда образовались халькопирит, галенит, сфалерит, минералы редких и редкоземельных металлов и др.). Ее можно связывать также с поздневендской активизацией тектоно-магматических процессов, хо- тя последние неоднократно проявлялись и позднее, вплоть до палеогена [2 и др.].

Несмотря на то, что золото в ан-шлифах нами не обнаружено, можно полагать, что его коренные проявления связаны с зонами развития сульфидной и совмещенной с ней редкометалльно-редкоземель-ной минерализации, контролирующимися разрывными нарушениями. Косвенным подтверждением этого являются находки в аллюви- альных отложениях сростков золота с жильным кварцем, пиритом [1 и др.]. Большой интерес в связи с этим представляют находки на сопредельных площадях (проявление Ичет-Ю) в девонских конгломератах золота в сростках с монацитом, ксенотимом [4].

Жильный кварц, развивающийся в зонах пиритизации, характеризуется обилием флюидных включений. Включения, как правило, двухфазовые: жидкость+газ (рис. 4). Объем газовой фазы составляет 25—60 об. %. Форма включений неправильная, иногда с элементами огранки или же обратного кристалла, величина обычно не превышает 15 мкм. При нагревании включения гомогенизируются в жидкую фазу при температуре 300—346 °С. Таким образом, гидротермальные растворы были достаточно высокотемпературными, хотя отложение рудной минерализации, учитывая ее полихронность, вероятно, происходило в более широком интервале изменения температуры растворов в условиях ее постепенного понижения.

Заключение

Таким образом, в зонах пиритизации наряду с пиритом развиты галенит, халькопирит, сфалерит, пирротин, кобальтин, ковеллин, минералы висмута и теллура. Весьма характерны минералы редких земель: монацит, ксенотим, отмечаются минеральные фазы Ag–Se, Pb–Nb, Th–Pb–Nb, Th–U, Sr–Tb. Выделяются две основные стадии минералообразования: ранняя — пиритовая и поздняя — халькопи-рит-галенит-сфалеритовая, с сопутствующими минералами редких металлов и редких земель. Золото, вероятнее всего, связано с поздней стадией минералообразования. Зоны пиритизации могут рассматриваться как потенциально золотоносные и заслуживают внимания при поисках коренных месторождений. Наиболее перспективны участки с наложенной халькопирит-гале-нит-сфалеритовой и редкометалль-но-редкоземельной минерализацией.

Работа выполнена при поддержке Программы Президиума РАН № 27 (проект УрО РАН № 12-П-5-

1027), программы Президиума РАН «АРКТИКА», НШ-4795.2014.5.