Условия образования кварцевожильной минерализации Кыввожского золотороссыпного поля на Среднем Тимане (по данным изучения флюидных включений)

Россыпная золотоносность Кыввожского района выявлена ухтинскими геологами в ходе поисковых работ на алмазы. Были разведаны четыре небольшие россыпи на левых притоках р. Белая Кедва — в ручьях Кыввож, Средний Кыввож и Димтэмъёль — и выделено Кыввожское золотороссыпное поле (Государственная…, 2015; Дудар, 1996; Плякин, Ершова, 2012). Основная часть россыпного золота сконцентрирована в породах коренного плотика, представленного ри-фейскими сланцами, и в приплотиковых пойменнорусловых голоценовых псефитах. Находки плохо окатанного крупного золота, а также его агрегатных срост- ков с кварцем и сланцевыми обломками рассматривались предшественниками как показатель близости россыпей к коренным источникам (Дудар, 1996). Предполагалась связь коренного оруденения с объектами ги-дротермально-метаморфогенного золотокварцевого или золото-кварц-сульфидного генезиса (Глухов и др., 2018). Неоднократно предпринимавшиеся поиски коренных источников россыпей успеха не имели. В связи с этим остро встал вопрос определения поисковых признаков золотого оруденения в районе. В данной статье представлены результаты исследования флюидных включений в коренном жильном кварце и в кварце золотокварцевых сростков из россыпей Кыв-вожского золотороссыпного поля.

Геологический очерк

Кыввожское золотороссыпное поле расположено в центральной части Вымского блока Тиманского склад-чато-надвигового сооружения, геоморфологически выраженного в рельефе возвышенностями Вольско-Вымской гряды Среднего Тимана. В пределах блока на поверхность выведены рифейские образования пи-жемской, покьюской и лунвожской свит (рис. 1). Свиты сложены близкими по литологическому составу породами — серицит-кварц-хлоритовыми, серицит-квар-цевыми углеродсодержащими алевросланцами, кварцевыми и кварцитовидными песчаниками — и отличаются по количественному соотношению этих литотипов в различных интервалах разреза и текстурноструктурным особенностям.

Залегание пород осложнено мелкоамплитудной складчатостью, послойными срывами, взбросами и крутопадающими разрывными нарушениями. Послед- ние контролируют развитие кварцевой и кварц-карбо-натной жильной минерализации, участки катаклаза и брекчирования, сопровождаемые окварцеванием, серицитизацией, каолинизацией пород и — редко — вкрапленной пиритизацией.

Исследованная жильная минерализация представлена кварцевыми, кварц-хлоритовыми, кварц-анкерит-сидеритовыми прожилками и жилами толщиной до 15 см, имеющими крутое или субвертикальное падение (рис. 2, а) и простирание, как правило совпадающее со сланцеватостью в алевросланцах и основной отдельностью в песчаниках. Кварц обычно полупрозрачный, крупнозернистый, иногда содержит редкую вкрапленность тонкого пирита, реже галенита и халькопирита.

Золотокварцевые сростки размером до 7.5 мм характеризуются низкой степенью окатанности. Жильный кварц в изученных сростках представлен трещиноватыми полупрозрачными, иногда прозрачными выде-

Риc. 1. Схема геологического строения центральной части Вымского блока (по материалам ВСЕГЕИ, 2020 г.): 1, 2 — породы палеозойского чехла: 1 — средненижнекаменноугольные отложения: глины, аргиллиты, известняки, доломиты; 2 — верхнедевонские отложения: глины, аргиллиты, алевролиты, песчаники, известняки. 3—5 — породы рифейского фундамента: 3 — лунвожская свита: переслаивание метапесчаников, алевросланцев и филлитовидных сланцев; 4 — покьюская свита: метапесчаники, алевросланцы; 5 — пижемская свита: сланцы, метапесчаники; 6 — дайки и силлы среднедевонского Канино-Тиманского долеритового комплекса; 7 — золотоносные россыпи (а) и шлиховые потоки (b)

Fig. 1. Scheme of the geological structure of the central part of the Vym block (based on the data of VSEGEI, 2020): 1, 2 — Paleozoic cover rocks: 1 — Middle-Lower Carboniferous sediments: clays, mudstones, limestones, dolomites; 2 — Upper Devonian sediments: clays, mudstones, siltstones, sandstones, limestones; 3–5, Riphean basement rocks: 3 — Lunvozh suite: interbedding of metasandstones, silty schists, and phyllite-like shales; 4 — Pokyu suite: metasandstones, siltstones; 5 — Pizhma suite: shales, metasandstones; 6 — dikes and sills of the Middle Devonian Kanin-Timan dolerite complex; 7 — gold-bearing placers (a) and schlich flows (b)

лениями, образующими тесные срастания с самородным золотом (рис. 2, b, c), которое выполняет в кварце трещины, каверны, цементирует катаклазирован-ные участки. Реже наблюдаются микроскопические выделения золота внутри зерен кварца. В свою очередь, кварц может образовывать небольшие округлые включения в самом золоте. В одном из образцов субмикронные округлые выделения золота наблюдаются во флюидном включении в качестве минерала-узника (рис. 3, f). Поверхность сростков часто покрыта тонкими плёнками оксигидроксидов Fe и Mn, что предполагает пребывание сростков в зоне окислительного барьера. На срезах зерен кварца обнаружены редкие включения ильменита, титаномагнетита и углеродистого вещества. Относительно крупные трещины и пустоты, возникшие вследствие механических деформаций уже сформированных золотокварцевых сростков, заполнены гётит-иллит-каолинитовым материалом с гнездообразными выделениями хлорита, обломками зёрен кварца, альбита и редкими микроскопическими зернами оксигидроксидов марганца, титановых минералов, сидерофиллита, плюмбогуммита, флоренсита, других недиагностированных фаз фосфатов редкоземельных элементов, цеолитов. Природа этого образования остается до конца неясной. Вероятнее всего, это обломки выветрелых вмещающих алеврослан-цев и, учитывая присутствие типичных гипергенных минералов, слабо метаморфизованный материал глинистой коры выветривания.

Методы исследования

Анализы проведены в Центре коллективного пользования «Геонаука». Изучение флюидных включений в кварце проводилось в полированных с двух сторон пластинах методами гомогенизации и криометрии с использованием термокриостолика THMSG600 фирмы Linkam, погрешность ± 0.5 °С. Наблюдение велось с помощью микроскопа Amplival (Carl Zeiss Jena) с длиннофокусным объективом 50х, DW 10.6. Соленость растворов во включениях измерялась по температуре плавления льда (Bodnar, Vityk, 1994). Солевой состав включений определялся по температуре эвтектики водно-солевой системы (Борисенко, 1977). Давление оценивалось по пересечению изохоры и изотермы (Мельников и др., 2008). Состав газовой фазы индивидуальных включений изучался на высокоразрешаю- щем КР-спектрометре LabRam HR800 (Horiba Jobin Yvon) при комнатной температуре, мощность возбуждающего излучения Ar+ лазера — 120 мВт (514.5 нм). Содержания газов подсчитывались по методике (Burke, 2001).

Результаты изучения флюидных включений

Для определения условий образования жильной минерализации района проведено исследование флюидных включений в жильном кварце из 13 жильных тел. Заметных различий флюидных включений из кварца разных по составу жил не обнаружено, поэтому в дальнейшем обсуждении эти данные объединены. Кроме того, нами просмотрено несколько золотокварцевых сростков из россыпи, но изучить флюидные включения в кварце удалось только в двух из них.

Характеристика флюидных включенийв жильном кварце

В первичных включениях жильного кварца (рис. 3, а) температура эвтектики водной фазы изменяется от –25 до –30 °С, что свидетельствует о присутствии в ней хлорида натрия с примесями. При охлаждении наблюдается образование газогидратов, которые плавятся при 0–10 °С. Гомогенизация происходит при 310–425 °С как в жидкую, так и в газовую фазы. По данным КР-спектро-скопии, в составе газов преобладает азот, вторым по значимости является углекислый газ, метан встречается в резко подчиненных количествах (рис. 4).

Первично-вторичные флюидные включения в жильном кварце (рис. 3, b) делятся на два типа. Температура эвтектики водной фазы во включениях первого типа изменяется от –21 до –37 °С, что характерно для водных растворов хлоридов натрия и магния. Концентрация солей, определенная по температуре плавления льда, составляет 7.8—12.0 вес. % (NaCl экв.). В некоторых включениях при охлаждении образуются газогидраты, которые плавятся при температурах –1.5...9.0 °С. Гомогенизация происходит при 220– 352 °С. По данным КР-спектроскопии, в составе газов преобладает азот, вторым по значимости является углекислый газ, метан встречается в резко подчиненных количествах (рис. 4).

Второй тип (рис. 3, c) встречается редко и отличается присутствием плотной углекислоты (был отмечен только в одном образце). При охлаждении наблюдает-

Рис. 2. Изученные типы кварца: а — из кварц-анкерит-сидеритовых жил; b — сростка кварца с золотом-1; c — сростка кварца с золотом-2

Fig. 2. Studied types of quartz: a — from quartz-ankerite-siderite veins; b — intergrowth of quartz with gold-1; с — intergrowth of quartz with gold-2

Рис. 3. Флюидные включения при комнатной температуре: а — группа первичных двухфазовых включений в жильном кварце; b — первично–вторичное двухфазовое включение первого типа в жильном кварце; c — первично–вторичное двухфазовое включение второго типа с плотной углекислотой в жильном кварце; d — однофазовое газовое включение в жильном кварце; e — первичное трехфазовое включение с плотной углекислотой в сростке-1; f — первичное включение с плотной углекислотой и самородным золотом в качестве минерала-узника в сростке-1

• Fig. 3.    Fluid inclusions at room temperature: a — group of primary two–phase inclusions in vein quartz; b — group of primary– secondary two–phase inclusions (type 1) in vein quartz; c — primary–secondary two–phase inclusion with dense carbon dioxide (type 2) in vein quartz; d — single–phase gas inclusion in vein quartz; e — primary three–phase inclusion with dense carbon dioxide in quartz-gold intergrowth 1; f — primary three–phase inclusion with dense carbon dioxide and native gold in intergrowth of quartz with gold-1

ся гетерогенизация газовой фазы. Температуру эвтектики жидкой фазы, к сожалению, определить не удалось. Углекислота плавится при –58.0…–60.1 °С, ее гомогенизация происходит в интервале –18.5...14.5 °С. Температура общей гомогенизации составляет 284 °С (3 замера). По данным КР-спектроскопии, в газовой фазе преобладает углекислый газ и азот, метан встречается в небольших количествах (табл. 1). Образовавшиеся при замораживании газогидраты разлагаются при 10–14 °С (учитывая то, что в составе газов преобладают углекислый газ и азот, мы не можем объяснить такие высокие температуры).

Характеристика флюидныхвключений в сростках

Сросток 1. Сросток золота с кристаллом горного хрусталя характеризуется хорошей сохранностью. Были изучены первичные включения, отличающиеся по фазовому составу: однофазовые углекислотные, двухфазовые водно-углекислотные, трехфазовые водно-угле-кислотные (рис. 3, e) и одно четырехфазовое водно– углекислотное включение с твердой фазой, представленной минералом-узником самородным золотом (рис. 3, f).

Гомогенизация включений происходит при температурах 220—330 °С, чаще в газовую фазу. Эвтектика водно-солевого раствора наблюдается при –23.0 °С, что свидетельствует о преобладании солей натрия в жидкой фазе включения.

Фазовые переходы при охлаждении-нагревании видны плохо, поэтому температура плавления жидкой 6

фазы не установлена. В одном из включений определена температура разложения газогидрата, которая равна 9 °С. Температура плавления углекислого газа изменяется в интервале –56.6…–57.1 °С, гомогенизация происходит при 16–30.0 °С как в жидкую, так и газовую фазу. Плотность газовой фазы изменяется в пределах 0.59–0.61 г/см3, давление углекислоты — около 0.58–0.77 Кбар (табл. 1, рис. 4). Четырехфазовое включение с углекислотой и золотом (рис. 3, f) отличается более низкой температурой гомогенизации углекислоты, которая равна –52.4 °С (гомогенизация идет в жидкость), и повышенной до 1.16 г/см3 плотностью газовой фазы. По данным КР-спектроскопии, в газовой фазе преобладает углекислый газ.

Сросток 2. Изучение газового состава включений в сростке 2 было осложнено невозможностью изготовления пластинок, поэтому мы смогли изучить только одно двухфазовое включение. Объем газовой фазы в нем не превышает 60 об. %, в составе преобладает азот, в меньшей степени углекислый газ (рис. 4), что характерно для большинства флюидных включений в жильном кварце Кыввожского района. Изучение методами гомогенизации и криометрии не проводилось.

Обсуждение полученных результатов

По температуре гомогенизации определено, что образование кварцевых жил Кыввожского золотороссыпного поля происходило при температурах, близких к 220–425 °С, наиболее интенсивно — при 313– 406 °С (рис. 5). Широкий температурный интервал, по-

Таблица 1. Результаты изучения флюидных включений, содержащих плотную углекислоту

Table 1. The results of the study of fluid inclusions with dense carbon dioxide

№	GP	Thom	Thom CO2	Tm CO2	CO 2	N 2	CH 4	d, g/cм3	P, Kbar
		°С			мол. % / mol %

Первично-вторичные включения 2-го типа в жильном кварце Primary-secondary Type 2 inclusions in vein quartz

1	30*	~250 С	+14.0 L	–58.5	90.86	8.65	0.49	–	–
2	30*	284 L	+14.5 L	–58.0	91.59	8.17	0.24	–	–
3	30*	284 L	+14.5 L	–58.0	91.47	8.38	1.14	–	–
4	100	–	–18.7 L	–60.1	–	–	–	–	–
5	100	–	+4.8 G	–60.1	–	–	–	–	–
6	100	–	+2.8 G	–59.2	–	–	–	–	–

Первичные включения в золотокварцевом сростке-1 Primary inclusions in gold-quartz intergrowth-1

7	90*	330 G	+27.3 G	–57.1	93.67	6.33	0.00	–	–
8	90*	330 G	+16.0G	–57.1	86.52	12.95	0.53	–	–
9	90*	330 G	+23.0G	–57.0	94.71	5.29	0.00	–	–
10	90	250 G	+30.0L	–56.6	100.00	0.00	0.00	0.59	0.66
11	95	220G	+29.5 L	–56.6	100.00	0.00	0.00	0.61	0.58
12	90	295 G	+30.0L	–56.6	100.00	0.00	0.00	0.59	0.77
13	30**	–	–52.4 L	–56.6	100.00	0.00	0.00	1.16	–

Примечание: L, G — гомогенизация в жидкую, газовую фазы; С — взорвалось до гомогенизации; * — при анализе методом рамановской спектроскопии наблюдался большой фон; ** четырехфазовое включение с жидкой углекислотой и золотом.

Note: L, G — homogenization into liquid, gas phases; C — cracking before homogenization; * — large background was observed when analyzing by Raman spectroscopy; ** four–phase inclusion with liquid carbon dioxide and gold.

Рис. 4. Состав газов по данным КР-спектроскопии (в мольных долях): а — в индивидуальных включениях; b — средние содержания: 1 — в первичных включениях в жильном кварце (68 замеров); 2 — в первично–вторичных включениях 1-го типа в жильном кварце (2 замера); 3 — в первично-вторичных включениях 2-го типа в жильном кварце (3 замера); 4 — в первичных включениях в сростке-1 (7 замеров); 5 — в первичном включении в сростке-2 (1 замер)

• Fig. 4.    Gas composition according to Raman spectroscopy, а — individual fluid inclusions; b — average contents: 1 — primary inclusions in vein quartz (68 tests); 2 — type 1 primary–secondary inclusions of in vein quartz (2 tests); 3 — type 2 primary– secondary inclusions of in vein quartz (3 tests); 4 — primary inclusions in intergrowth of gold and quartz 1 (7 tests); 5 — primary inclusions in intergrowth of gold and quartz 2 (1 test)

  
  
  

лимодальное распределение температур гомогенизации характерны для гидротермально-метаморфогенного кварца и связаны с длительностью и многоэтапностью минералообразования.

При изучении кварца обнаружены две основные разновидности флюидных включений: первая — с преобладанием азота в газовой фазе, вторая — с углекислотой, некоторые имеют промежуточный состав (рис. 4).

В многочисленных работах (Бортников и др., 2022; Прокофьев и др., 2022; Шапаренко и др., 2019 и др.), посвященных изучению флюидных включений на золоторудных объектах, установлено преобладание углекислого газа и метана, которое свидетельствует об углекислотно-углеводородном составе рудообразующих флюидов. Во включениях часто присутствует высокоплотная углекислота (Gibsher et al., 2011; Клюкин, 2012; Ставрова и др., 2020 и др.).

Азот встречается реже и обычно в подчиненном количестве. Тем не менее он довольно часто фиксируется в составе флюидных включений на золоторудных объектах. Особенно это стало очевидным с распространением метода КР-спектроскопии, позволяющего диагностировать газовую фазу индивидуальных включений. Ранее же использовался в основном метод газовой хроматографии, который дает представление о валовом составе. В работе (Гибшер и др., 2018) приведены результаты исследования газовой фазы на одном из золоторудных месторождений этими двумя методами. В некоторых случаях в одних и тех же образцах, по данным КР-спектроскопии, присутствуют включения, в газовой фазе которых преобладает азот, а по данным газовой хроматографии он не диагностируется вообще. Это связано с особенностями проведения каждого из анализов, с чувствительностью приборов и, на наш взгляд, свидетельствует о некоторой недооцененности вклада азотсодержащих флюидов в минералообразование золоторудных и других объектов.

На изученном нами объекте преимущественно азотные и углекислотные включения встречены и в

Температура гомогенизации,°C

Рис. 5. Распределение температур гомогенизации флюидных включений в кварце

Fig. 5. Distribution of homogenization temperatures in fluid inclusions in quartz кварцевых жилах из коренных пород, и в сростках из россыпи. В жильном кварце в первичных (более ранних) включениях преобладает азот, а плотная углекислота характерна для первично-вторичных (более поздних) включений.

Преимущественно азотные и углекислотные включения наблюдались на золоторудном проявлении Кожимью на Северном Урале (Сокерина и др., 2013). Там было выделено два основных этапа формирования золотосодержащих кварцевых жил. На начальном этапе, когда среда минералообразования отличалась повышенным содержанием азота, происходила кристаллизация кварца ранней генерации и миграция золотосодержащих комплексов с первичным отложением золота.

Далее обстановка минералообразования менялась на более окислительную. Об этом свидетельствует большое количество углекислого газа в составе первичных включений в позднем кварце. В этих условиях происходило переотложение золота и образование его скоплений. Похожий вариант минералообразования возможен и на изучаемом объекте.

Известно, что источником азота в составе включений могут быть органические соединения, но проведенные исследования не выявили присутствие значительных количеств Сорг во вмещающих породах и метана в составе флюидных включений, что, скорее всего, исключает его органическое происхождение. Часто присутствие азота связывают с разложением ам-монийсодержащих силикатов из вмещающих пород, в которых он в виде иона аммония изоморфно заменяет калий (Bottrell, Miller, 1990; Гибшер и др., 2018). Кроме того, азот может иметь атмосферное или, наоборот, глубинное происхождение. На рудопроявлении Кожимью (Сокерина и др., 2013) азот, по мнению авторов, имеет мантийное происхождение. Изотопные исследования проведены не были, но приуроченность жил данного проявления к кислым интрузивам делает это предположение весьма вероятным. Возможно, азот в флюидных включениях в кварце Кыввожского района также имеет глубинное происхождение. Но из-за отсутствия изотопных исследований и известных магматических тел на данной территории этот вывод носит предположительный характер.

Трудности с установлением коренных источников золота в россыпи привели к многочисленным гипотезам даже среди соавторов этой статьи. Было предположение о гляциальном происхождении россыпи, но сходство флюидных включений в жильном кварце и в сростках показало, что золото, скорее всего, местное, хотя данных для такого вывода пока недостаточно.

Выводы

Образование жильного кварца происходило в широком температурном интервале (220–425 °С) из флюидов, содержащих хлориды натрия и магния с примесями. На начальном этапе флюид был обогащен азотом, потом углекислым газом.

Исследование проведено по теме НИР ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН (ГР № 122040600009–2), частично за счет средств Программы стратегического академического лидерства Казанского (Приволжского) федерального университета (Приоритет-2030).