Новые данные о золоторудных проявлениях Нияхойской площади, Полярный Урал

Манитанырдский рудный район характеризуется наличием ряда медно-серебряно-золоторудных проявлений. В структурном плане он приурочен к Западноуральской складчато-надвиговой зоне (рис. 1) и представляет собой район выхода на дневную поверхность формаций рифейско-вендского (байкальского) структурного этажа с останцами базальных горизонтов палеозойского (каледоногерцинского) структурного этажа. На территории широко проявились процессы кале-доногерцинской активизации, с которыми связаны многочисленные кварцевые жилы и различные мета-соматиты. Кроме того, на этой тер 6

ритории известны россыпные проявления золота. Широкое развитие получили также линейные, редко (в виде фрагментов) площадные коры выветривания. Благоприятное в геоморфологическом отношении положение Манитанырдского района позволяет предположить наличие продуктов выветривания, метал-логеническая специализация которых определяется геохимическими и литологическими особенностями субстрата. В настоящее время золоторудная минерализация района изучена довольно детально [1, 2, 3]. Однако ряд вопросов, связанных с гидротермально-метасоматическими процессами, остались неясными. В этой статье приводятся результаты изучения гидротермальных кварцевых жил и кор выветривания, которые рассматриваются как потенциально золотоносные и широко представлены на данной территории.

Методы исследований

Фазовый состав глинистой фракции образцов был определен при помощи рентгенодифрактометрического анализанеориентированных и ориентированных образцов, подвергнутых стандартным диагностическим обработкам, на дифрактометре Shimadzu XRD-6000 (излучение CuK a ). Изучались дифракто-граммы воздушно-сухих, обработанных глицерином и прокаленных при температуре 500 °C образцов.

Рис. 1. Схематическая геологическая карта Нияхойского участка (составлена по данным Б. Я. Дембовского и др., 1983).

1 — верхнечетвертичные отложения: суглинки, супеси с гравием, галькой, пески; 2 — девонская система, эйфельский ярус: известняки, доломиты, песчаники, глинистые и кремнистые сланцы; 3 — силур — средний девон, нерасчлененные отложения: известняки, доломиты, углистые и кремнистые сланцы; 4 — манитанырдская серия нерасчлененная: конгломераты, гравелиты, кварцитопесчаники, алевролиты; 5 — енганепэйская свита: флишоидное переслаивание глинистых, алевритистых сланцев, песчаников и кремнистых сланцев; в низах туфопесча-ники, туфоконгломераты, прослои кислых эффузивов; в верхней части — линзы известняков; 6 — бедамельская серия: эффузивы основного, среднего, реже кислого составов, их туфы, линзы известняков; в кровле горизонт кластолав и лавобрекчий смешанного состава; 7 — леквож-ский комплекс: габбро, габбро-диабазы, диабазовые порфириты; 8 — базальты; 9 — диабазы; 10 — туфы; 11 — конгломераты, гравелиты; 12 — кварцитопесчаники; 13 — сланцы; 14 — надвиги; 15 — разрывные нарушения достоверные (а) и предполагаемые (б); 16 — элементы залегания (а) и залегание поверхностей кливажа и сланцеватости (б)

Электронно-микроскопические исследования проводились на электронном микроскопе JSM-6400 с энергетическим рентгеновским спектрометром фирмы Link.

Содержание органического углерода в породе определялось при помощи экспресс-анализатора на углерод АН-7529. Для этого предварительно выделялся нерастворимый в концентрированной соляной кислоте остаток породы (НОП), в качестве стандарта использовалась глюкоза. Данные по Сорг, полученные в результате анализа, пересчитывались на исходную породу.

Валовый состав газов во включениях был проанализирован на газовом хроматографе «Цвет 800» с приставкой для термического вскрытия включений по детально описанной методике [4]. Декрепитация включений проводилась при температуре 600 °С в кварцевом реакторе [5]

в атмосфере инертного газа гелия. Чувствительность метода по основным компонентам составила, мкл: 2-10 " ² по N₂ и CO, 3-10 - ² — по CH₄ и СО₂, 3Ч0^-3 — по H₂O.

Гомогенизация и криометрия включений проводились в самодельных камерах, погрешность измерений в которых составила соответственно 1—2 и около 0.5 °С. Соленость растворов во включениях измерялась по температуре плавления льда. Солевой состав включений определялся по температуре эвтектики водно-солевой системы [6]. Давление среды в момент захвата включений рассчитывалось по диаграмме фазового равновесия NaCl— H2O [7]. Поправка на давление определялась по диаграмме поправок АТ к температуре гомогенизации на давление [8]. Установлено, что при полученных в результате исследований значениях давлений и концен траций поправка будет незначительной, не более 10-15 °С, поэтому условно примем, что Тгом = Тобр.

Обсуждение результатов

В 2008 г. Северной партией в составе «ЗАО Голд Минералс» на участке Двойном (траншея Т-17) и на рудопроявлении Нияхойском-2 (траншея Т-19), входящих в состав Манитанырдского рудного района, были вскрыты коры выветривания, связанные с разломами СВ простирания. Нами были изучены глины, обнаруженные в данных траншеях, а также флюидные включения в кварце и кальците из многочисленных хлорит-кварц-кальцит-эпидотовых жил, секущих вмещающие породы.

Результаты исследования глинистых минералов. Траншея Т-17 пройдена по седловине водораздела правого борта руч. Извилистого на месте щебенчатых высыпок лимонитизи- 7

рованных сланцев по метаэффузивам основного состава бедамельской серии и желтовато-коричневой глине. Глина развита в медальонах, обычно имеющих линейно-вытянутую или округлую форму. Мощность зоны дезинтеграции достигает 12 м. Хорошо развитая у поверхности рыжая глина на глубине 2.5 м практически исчезает, оставаясь слабо затянутой по плоскостям рассланцевания пород. Переход от контактовых роговиков сопровождается сильно рассланцо-ванными карбонатизированными зелеными сланцами, переработанными до трухи с ярко-рыжей и желтовато-рыжей глинкой. Траншея была опробована по всей длине. Мы изучили минералогический состав профиля коры выветривания сверху вниз по всему разрезу. Исходные породы имеют преимущественно хлоритовый состав. Преобладающим минералом глинистой фракции является железистый триоктаэдрический хлорит, довольно хорошо окристаллизо-ванный. Присутствует также некоторое количество диоктаэдрической слюды с несколько пониженными значениями d/n (серицита) и полевого шпата (альбита). Содержание альбита закономерно уменьшается от верхних частей разреза к ниж-

Рис. 2. Дифрактограммы глинистой фракции: а — обр. 7-11, б — обр. 3-7, в — обр. 7-4 — воздушно-сухой, г — обр. 7-4, насыщенный глицерином. Межплоскостные расстояния в ангстремах. Chl — хлорит, Mu — мусковит, Par — парагонит, Sm — смектит, Goe — гетит, Py — пирофиллит

ним, рефлексы становятся менее отчетливыми. Количество слюды в глинистой фракции также несколько уменьшается к нижней части разреза. В некоторых образцах (преимущественно в средней части разреза) уверенно диагностируется пирофиллит, рефлексы которого при прокаливании образца становятся более интенсивными. Кроме этих фаз в образцах глинистой фракции обнаружено незначительное количество смешанослойных минералов хло-рит-иллитового состава (с d/n ~ 22— 24 А), образующихся при изменении исходных минералов. На дифракто-граммах практически всех образцов присутствуют диффузные рефлексы слабоокристаллизованного гетита (рис. 2), наблюдается сильно повышенный фон, что говорит также о значительном количестве рентгеноаморфных оксидов и гидроксидов железа, содержание которых достигает 44 % (табл. 1, 2). По данным РФКА в образцах глинистой фракции отмечаются примеси Cu, Cr, Ni, As в пределах 0.05-0.35 %.

С целью изучения линейной коры выветривания на рудо проявлении Нияхойском-2 была пройдена траншея Т-19, вскрывающая зону катаклазированных, милонитизиро-ванных пород енганепэйской свиты (туфопесчаниов, туфоалевролитов), кварцево-сульфидных золотоносных жил и измененных пропилити-зацией пород, вмещающих эти жилы. Сместители разломов сложены лентовидно вытянутыми полосами пластичных глин желтого и лимонно-желтого цветов (иногда с рыжи

Т а б л и ц а 1

Химический состав пород, вес. %

Êомпонент	Номер образца
	3-4	3-5	3-6	3-7	3-8	3-8a	7-4	7-10*
SiO 2	44.30	36.79	42.11	33.44	23.78	38.34	56.94	52.2
TiO 2	0.41	0.72	0.53	0.66	0.62	1.06	1.11	0.92
Al 2 O 3	14.13	14.11	14.21	15.38	10.54	17.22	15.04	28.28
Fe 2 O 3	14.11	26.43	22.44	24.41	41.70	20.05	6.95	Z2.13
FeO	3.66	4.55	5.14	5.14	3.57	6.76	2.69	0.61
MnO	2.03	1.29	1.70	2.14	1.53	1.06	0.08	0.002
CaO	1.22	0.96	0.67	1.08	1.16	1.51	1.45	<0.5
MgO	11.67	6.99	7.59	9.85	6.44	8.56	3.65	0.72
K 2 O	0.30	0.62	0.99	1.07	0.53	1.22	1.96	6.24
Na 2 O	0.32	2.15	0.63	0.91	0.58	2.44	1.03	1.62
P 2 O 5	0.18	0.12	0.099	0.085	0.14	0.093	0.24	0.072
П.п.п.	12.54	9.42	8.89	10.43	12.77	7.88	7.34	6.43
∑	101.21	99.60	99.86	99.46	99.79	99.43	99.48	98.67
H 2 O	0.93	1.82	1.52	1.96	3.01	1.14	2.58	0.30
СО 2	1.02	0.52	0.48	0.58	0.66	0.20	0<0.1	0<0.1

* Ba ~ 0.2 %.

Примечание. Образец 3-4 — исходная порода (черные рыхлые метабазальты); кора выветривания: 3-5 — рыхлые рыже-черные образования, 3-6 — рыхлые рыже-черные образования с обломками пород, 3-7 — черно-коричневая рыхлая сланцеватая порода, 3-8 — серо-коричневая рыхлая сланцеватая порода, 3-8а — серо-рыжая рыхлая сланцеватая порода; 7-4 — глина серо-рыжая из зоны окисления, 7-10 — глина черная, жирная, пластичная Р-19.

ми пятнами) или абсолютно черных глин. Мощность полос составляет первые метры. По мере углубления выработки на глубине 2—3 м среди катаклазированных пород начинают вскрываться золотоносные кварц-арсенопиритовые жилы в легко разрушаемой сухаревидной оболочке. Центральная часть жилы остается практически неизмененной и представляет собой массивный арсено -пирит.

Состав черных глин (обр. 7-10) гидрослюдистый с преобладанием диоктаэдрической слюды — мусковита и парагонита, слюдистого минерала с межплоскостным расстоянием d001 ~ 9.6 А. В межслоевые позиции парагонита в этом образце кроме натрия входит также барий. Желтая глина (обр. 7-11) имеет му-сковит-хлоритовый состав, в ней в соизмеримом количестве присутствуют слюда и Fe-Mg хлорит. Так же как и в черной глине, здесь обнаружены парагонит в несколько большем количестве и кварц, содержание которого незначительно. Итак, получается, что черная глина сложена слюдистым материалом, желтая — хлоритом и слюдой. Помимо этого желтая глина отличается от черной более высоким содержанием железа, которое скорее всего входит в структуру хлорита, а не в оксиды и гидроксиды железа, образующие пигмент. Органический углерод в глинах отсутствует, а черный цвет глины, по-видимому, связан с высокой дисперсностью минералов. В глинах практически полностью отсутствуют кварц и полевой шпат.

а?

Т а б л и ц а 2

Химический состав пород (по данным рентгено-флуоресцентного анализа), %

Êомпонент	Номер образца
	7-1	7-2	7-9	7-10	7-11	7-12	7-13	7-15	7-16
SiO 2	54.26	54.98	65.91	52.2	58.74	55.77	57.31	61.85	47.75
TiO 2	0.88	0.78	0.88	0.92	1.04	1.14	1.05	1.04	2.04
Al 2 O 3	25.54	17.00	19.17	28.28	23. 95	25.10	24.91	21.23	12.50
Fe 2 O 3	5.02	5.19	2.96	2.13	3.32	7.39	4.96	1.65	6.57
FeO	2.41	н/о	2.55	0.61	1.82	0.50	1.61	2.70	9.18
MnO	0.24	0.26	0.02	0.002	0.01	0.01	0.01	0.26	0.18
CaO	1.13	0.64	0.93	<0.5	1.04	<0.50	0.44	0.95	7.68
MgO	0.99	7.88	0.13	0.72	<0.10	<0.10	0.09	0.21	5.97
K 2 O	0.83	0.54	1.42	6.24	1.23	1.34	0.89	2.32	2.96
Na 2 O	4.46	4.31	1.76	1.62	3.66	3.75	3.92	3.27	1.02
P 2 O 5	0.06	0.15	0.18	0.072	0.09	0.28	0.11	0.15	0.38
П.п.п.	4.20	8.28	4.09	6.43	5.11	4.72	4.70	4.39	3.76
∑	100.00	100.00	100.00	98.67	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00
Fe 2 O 3общ	7.69	5.19	5.80	2.80	5.34	7.94	6.75	4.64	16.76
H 2 O	0.42	0.40	0,50	0.30	0.40	0.58	0.72	0.28	0.56
СО 2	<0.10	5.28	Не обн.	<0.10	Не обн.	Не обн.	<0.10	0.20	Не обн.

Примечание. Образец 7-1 — сланцы рыхлые серые, 7-2 — сланцы рыхлые серые катаклазированные, 7-9 — рыхлые серо-золотистые сланцы, 7-10 — глина черная, 7-11 — глина желтая, 7-12 — желтые дезинтегрированные сланцы, 7—13 — оранжевая глина, 7-14 — почвенный слой над желтой глиной, 7-15 — сланцы темно-серые ожелезненные рыхлые, 7-16 — темно-серая глина.

Подобные различия в фазовом составе глин обусловлены разным субстратом измененных пород, а также климатическим контролем образования глинистых минералов. В арктическом климате практически не образуются разбухающие слоистые силикаты. Форма дифракционных максимумов также свидетельствует об отсутствии структурных изменений в исходных слоистых силикатах. Тем не менее в зоне окисления около кварцевой жилы (обр. 7-4) нами была обнаружена прослойка глины, состоящая преимущественно из смектита и смешанослойных разбухающих слабоупорядоченных фаз, образовавшихся в результате деградации исходных слоистых силикатов — хлорита и мусковита. Наличие смектита и других разбухающих фаз было вызвано особыми условиями преобразования исходных пород и связано, вероятно, с гидротермальным воздействием на них.

В дезинтегрированных сланцах преобладает кварц, слоистые силикаты представлены мусковитом, парагонитом и Fe—Mg хлоритом, в небольшом количестве отмечен пирофиллит. В разностях кварц-плагиоклаз-слюда-хлоритовых сланцев (обр. 7-8) в глинистой фракции присутствует больше окиси-дов и гидроксидов железа, меньше плагиоклаза и слоистых силикатов. По форме частиц слоистых силикатов (рис. 3) можно судить о значительном механическом воздействии на минералы (дезинтеграции). Характерная особенность субстрата коры выветривания на рудопрояв-лении Нияхойском-2 состоит в наличии парагонита. Парагонит, отмеченный как в глинах коры выве тривания, так и в исходных дезинтегрированных породах, является первичным минералом. При изучении пластинок слюды в продуктах выветривания под электронным микроскопом было установлено, что в некоторых из них в направлении от центра к краям возрастает содержание натрия (рис. 3). Это скорее всего отражает первичную неоднородность слюдистых минералов в исходных породах.

Электронно-микроскопические исследования показали, что в глинах и дезинтегрированных слан-

Рис. 3. Микроструктура черной гидро-слюдистой глины (обр. 7—10): Mu — мусковит, Par — парагонит

Рис. 4. Биоморфные микроструктуры марганецсодержащих пленок (обр. 7—15).

цах рудопроявления Нияхойского-2 рассеяны микрокристаллы рутила и монацита, присутствуют единичные зерна апатита, киновари, циркона, ксенотима. Монацит имеет Ce-Nd-Th и La-Ce-Nd состав. Немногочисленные марганецсодержащие образования являются вторичными и наблюдаются в виде пленок, вероятно, биогенного происхождения. Микроструктуры этих пленок похожи на скопления фосси-лизированных бактерий размером в несколько сотен нанометров, иногда встречаются в виде различно-ориентированных изогнутых пластинок (рис. 4). Такого рода биогенные микроструктуры часто наблюдаются в марганцевых минералах [9].

Результаты термобарогеохимических исследований. Как уже было отмечено выше, на Нияхойской площади в рудных зонах часто встречаются кварцевые жилы. На основании полевых и лабораторных исследований установлены следующие временные закономерности: хлорит ^ жильный кварц ^ горный хрусталь ^ кальцит ^ эпидот. Главными минералами в составе жил являются хлорит, кварц, кальцит, эпидот. В за-норышах иногда встречаются кристаллы горного хрусталя. Нами были изучены газово-жидкие включения в кварце и кальците (рис. 5, табл. 3). В рудной зоне, вскрытой траншеей Т-17, кварцевые жилы характеризуются большим количеством однофазовых включений (более 95 %), реже встречаются двухфазовые. По результатам изучения температуры гомогенизации газово-жидких включений можно предположить, что образование жильного кварца происходило при 270—360 °C. Соленость 9

Т а б л и ц а 3

Результаты термобарогеохимических исследований флюидных включений

Порода	Объем газовой фазы, об. %	Интервал Т °C 1 ГОМ 5	Соленость, вес. %	Тэвт, °с’	Давление, бар	Тип включений	Предполагаемые водно-солевые системы
Траншея Т-17
Жильный кварц	5-30	275-360 5	14-16* 3	-35...-38	40-200	Первичные	MgCl2 + NaCl
			12-13* 2	-35...-38	—	Вторичные	MgCl2 + NaCl
Кристаллы горного хрусталя	5-30	227-325 6	^**	-23	20-90	Первичные	NaCl
			д*_^** 2	-23 -35...-38	—	Вторичные	MgCl2 + NaCl
Кальцит	5-15	120-230 11	~ 13* 4	-35...-38	5-30	Первичные	MgCl2 + NaCl
	—	—	12 1	-35...-38	—	Вторичные	MgCl2 + NaCl
Траншея Т-19
Жильный кварц	20-50	253-380 5	2] *** 1	-49	40-180	Первичные	CaCl2 + NaCl
	5-10	115-133 15	20-23*** 3	-49...-55	3-4	Вторичные	CaCl2 + NaCl
			2|*** 1	-49	—	Вторичные	CaCl2 + NaCl

Примечание. * — в пересчете на MgCl2 экв., ** — в пересчете на NaCl экв., *** — в пересчете на CaCl2 экв.; в колонках 2 и 3 над чертой — интервал значений,под чертой — число замеров.

Рис. 5. Первичные флюидные включения: а — в жильном кварце; б — в кальците

растворов во включениях равна 14— 16 вес. %, что свидетельствует о значительном содержании солей в минералообразующем растворе. Состав солей характеризуется преобладанием хлоридов магния и натрия. Стоит отметить, что двухфазовые первичные включения содержат значительный объем газов (до 30 об. %), но творенных газов (табл. 4). По данным газовой хроматографии содержание воды во включениях не менее 99 мас. %, что, как уже было отмечено выше, связано с большим количеством однофазовых вторичных включений. Среди газов первым по значимости является углекислый газ (0.57 мас. %), содержание остальных характеризуются большим количеством однофазовых включений (более 95 %), реже встречаются двухфазовые. Результаты их изучения позволяют предположить, что образование жильного кварца происходило при температуре 250—380 °С. Флюидные растворы характеризовались преобладанием хлоридов кальция и натрия. Соленость растворов во включениях приблизительно равна 21 вес. %, что свидетельствует о высокой концентрации соли в минералообразующем флюиде. Как и в предыдущем случае, здесь в кварцевых жилах тоже обнаруживаются первичные двухфазовые включения, содержащие значительный объем газов (до 30 об. %), но их немного, в основном встречаются вторичные однофазовые включения.

Геохимическая среда минералообразования в этой рудной зоне ха- их немного, в основном встречаются вторичные однофазовые включения. Образование кристаллов горного хрусталя происходило при более низкой температуре — 220—325 °С. Соленость растворов во включениях равна 8—11 вес. %. Состав солей отличается высоким содержанием хлорида натрия. Образование кальцита происходило при 120—230 °С при участии флюидных растворов, в которых преобладали хлориды натрия и магния. Соленость растворов во включениях близка к 13 вес. %.

Геохимическая среда образования жильного кварца характеризовалась в основном водным составом с незначительным количеством рас- 10

газов намного ниже.                растеризовалась в основном водным

В рудной зоне, вскрытой тран- составом с незначительным количе-шеей Т-19, кварцевые жилы также ством растворенных газов (табл. 4).

Т а б л и ц а 4

Состав газов во включениях, мкг/г

Номер образца	n,	CO	CH4	co2	H7O
Нияхойское-1
CH-133	0.20	0.93	0.25	7.57	1169
CH-155	0.21	0.16	0.22	3.70	798
Среднее, %	0.02	0.06	0.02	0.57	99.33
Нияхойское-2
CH-142	0.14	0.85	0.21	7.50	1177
CH-143	0.42	0.62	0.28	9.70	2049
CH-149	0.30	0.55	0.30	11.17	1762
CH-153	0.18	0.42	0.11	9.42	1374
Среднее, %	0.02	0.04	0.01	0.59	99.34

По данным газовой хроматографии содержание воды во включениях не менее 99 мас. %. Среди газов также преобладает углекислый газ (0.59 мас. %), остальные газы содержаться в весьма незначительных количествах.

Выводы

Присутствие в продуктах выветривания неизмененных и слабо измененных хлорита, слюд, альбита, сульфидов и золота свидетельствует об их гипергенной незрелости и об отсутствии полного профиля палеогеновой (каолинитовой) коры выветривания. Глинистые минералы подверглись незначительному структурному изменению с образованием небольшого количества смешанос-лойных образований. Из этого можно сделать вывод о том, что исследованные нами образования являются глинисто-дресвяно-щебнистым элювием исходных пород, не претерпевших существенных химических изменений, т. е. наблюдается только начальная стадия формирования коры выветривания, представленная зоной дизинтеграции и окисления. Появление разбухающих слоистых силикатов было вызвано особыми условиями преобразования исходных пород, сложившимися при гидротермальном воздействии на них.

Образование жильного кварца в рудных и безрудных зонах происходило при температурах 250—380 °С, давление в минералообразующей среде не превышало 200 бар. Кварц подвергался значительным наложенным процессам, о чем свидетельствует большое количество вторичных водных включений. Соленость и солевой состав включений в минералах из пород, вскрытых траншеями Т-17 и Т-19, различны, что связано, вероятное всего, с составом вмещающих пород и этапом гидротермального процесса.

Работа выполнена при поддержке программ ОНЗ РАН № 2 (09-Т-5-1015,СО 09-С-5-1022) и Президиума РАН 09-П-5-1022, НШ 7198.2010.5.