Учебное пособие Москва 2012 Содержание 2 Предисловие 4 метасоматические процессы, их значение 6

Формация эльконитов

Метасоматиты этого состава были установлены нами в 1964 г. после выявления связанной с ними постоянной золотоносности урановых исходно браннеритовых руд, залегающих в крупных рудоносных зонах Эльконского горста, которые слагаются этими метасоматитами.

В начале своего изучения эти метасоматиты были отнесены к формации гумбеитов (В.И. Казанский и Б.И. Омельяненко, 1967). Это было связано с тем, что в составе эльконитов действительно преобладают находящиеся в равновесном парагенезисе, как и в гумбеитах, карбонаты и калишпат.

Описанные выше гумбеиты, к которым были ошибочно отнесены характеризуемые метасоматиты, проявляются в складчатых областях и образуются на контактах шеелитоносных кварцевых жил вольфрамовых рудопроявлений, то есть отличаются своим геотектоническим положением и совершенно другой металлогенетической специализацией.

Однако, ошибочность этого отнесения стала понятной только после доказательства нами того факта, что кроме совершенно другого геологического положения и другой четкой золото-урановой металлогенической специализации элькониты существенно отличаются от гумбеитов химизмом процесса, выраженном в поведении при их формировании кварца, который в процессе образования этих метасоматитов полностью замещается и в их окончательном составе отсутствует [17].

Эльконский горст представляет собой относительно крупное неотектоническое поднятие размером около 50х40 км2, сложенное архейскими высокометаморфизированными, в разной степени гранитизированными кристаллическими породами преимущественно гранито-гнейсового состава с горизонтами амфиболитов. Горст с трех сторон (кроме восточной) окружен прогибами, сложенными практически горизонтально залегающими карбонатными вендско-кембрийскими породами платформенного чехла, ранее присутствовавшими на его территории. Эльконский горст представляет собой северо-восточную часть Центрально-Алданского ареала интенсивного проявления мезозойской тектоно-магматической активизации (ТМА) Алданского щита и приурочен к северному флангу его центральной части.

В пределах этого ареала ТМА большим распространением пользуются многочисленные малые интрузии – штоки, лакколиты, серии послойных и секущих дайковых тел. Эти магматические образования чаще всего имеют четкое порфировое строение и являются в разной степени близкоповерхностными. Они сложены большой группой субщелочных пород сиенитового ряда калиевой специализации. Эти породы отличаются в основном составом и количеством темноцветных минералов и своими структурно-текстурными особенностями. Их абсолютный возраст укладывается в основном в интервал 180-100 млн. лет.

Состав и строение этих интрузивных пород указывают на то, что они являются результатом проявления весьма интенсивной дифференциации субщелочной магмы, которая происходила в малоглубинных вторичных магматических очагах, находящихся по данным геофизики на глубинах 8-10 км. Ранее отмечаемое некоторыми геологами распространение в районе вулканических образований нашими многолетними работами не нашло подтверждения.

Важно отметить, что выходы на поверхность мезозойских интрузий и значительное распространение даек наблюдается в основном к западу от Эльконского горста, захватывая только крайний западный его фланг. Этот факт может указывать на то, что мезозойские магматические очаги, с которыми связаны эти интрузии, находится тоже западнее Эльконского горста. При этом важно отметить, что крупнейшие региональные зоны интенсивного развития золотоносных эльконитов и наложенного на них уранового оруденения практически непрерывно протягиваются через весь горст от его западной, изобилующей выходами мезозойских интрузий части до его восточной части, где эти интрузии отсутствуют. При этом изменения состава метасоматитов и оруденения, разведанного в разных частях горста до глубины, достигающей 2 км, не наблюдается.

С блоком Центрально-Алданского ареала проявления мезозойской ТМА пространственно совпадает Центрально-Алданский рудный район, который с начала прошлого века известен своими крупными россыпями золота и мезозойскими гидротермальными золоторудными месторождениями, залегающими в основном в породах карбонатного платформенного чехла, окаймляющих Эльконский горст. Это месторождения Куранахского и Лебединского рудных узлов. В 1961 г. в пределах Эльконского горста были открыты крупнейшие урановорудные зоны, залегающие в омоложенных в мезозое региональных разрывных нарушениях протерозойского заложения. Эти нарушения представлены локализированными в них позднепротерозойскими метаморфизованными дайками диоритового состава и телами сильно гранитизированных пород и пегматоидов, на которые наложены протяженные серии бластомилонитовых швов. Эти разломы древнего заложения были омоложены и минерализованы в мезозое. С этими древними региональными структурами, имеющими в основном северо-западное простирание и пересекающими весь горст, а также с оперяющими их многочисленными, иногда тоже достаточно протяженными (до 10 км) разрывами связано после их мезозойского подновления проявление мощнейшего гидротермально-метасоматического процесса, в ходе которого сформировано крупнейшее комплексное золото-урановое оруденение. Детальное изучение золотоносных эльконитов и постоянно наложенного на них уранового оруденения проводилось нами в процессе крупнейших геолого-разведочных работ прежде всего на основной рудной зоне горста - Южной, имеющей непрерывную протяженность разведанного комплексного золото-уранового оруденения более 20 км и содержащей подавляющую часть запасов золота и урана этого района. Также проводилось изучение оруденения около 30 других в разной степени разведанных зон, а также выявленных на горсте более 60 рудоносных зон, общая протяженность которых составляет около 500 пог. км.

Таким образом, Эльконский горст в целом является гигантской штокверковой структурой, представленной крупнейшими региональными омоложенными в мезозое тектоническими зонами древнего заложения (Южной и Сохсолоохской), имеющими северо-западное направление, и оперяющими их собственно мезозойскими тектоническими зонами, причем все эти зоны сложены описываемыми золотоносными метасоматитами – эльконитами.

В отличие от зоны Южной, являющейся единой представленной эльконитами рудоносной структурой, вторая крупнейшая зона горста – Сохсолоохская, которая, как и зона Южная, контролируется омоложенным в мезозое разломом древнего заложения, не является единой структурой. Она тоже в целом пересекает весь горст, но представляет собой систему сближенных субпараллельных между собой и параллельных зоне Южной северо-западных рудоносных зон эльконитов, протяженность некоторых достигает 10 км и более. При этом существенного изменения состава золотоносных эльконитов, которые в основном слагают все эти многочисленные зоны и определяют общий состав крупнейшего комплексного оруденения, и состава первичной весьма специфической браннеритовой урановой минерализации не выявлено.

Метасоматиты золото-урановорудных тектонических зон Эльконского горста формируются по вмещающим архейским породам гранитогнейсового состава и иногда по присутствующим в них прослоям эпидотизированных амфиболитов, дайкам протерозойских метадиоритов и образуемым по всем этим породам протерозойским бластомилонитам.

После мезозойского тектонического подновления крупнейших зон древнего заложения, а также образования связанных с ними собственно мезозойских зон по ним практически на всей территории Эльконского горста площадью 50х40 км² проявляется описываемый мощнейший золотоносный метасоматический процесс. В ходе этого метасоматического процесса сначала во вмещающих гранито-гнейсах происходит замещение темноцветных минералов (биотит, роговая обманка), а также магнетита тонкозернистым агрегатом карбонатов (последовательно анкеритом, доломитом, кальцитом) и скрытокристаллического пирита-мельниковита, содержащего субмикроскопическое золото. По данным анализа полученных нами мономинеральных концентратов содержание золота в этом пирите составляет до 100 г/т. Одновременно происходит замещение плагиоклазов и перекристаллизация калишпата вмещающих пород в тонкий буроватый под микроскопом калишпатовый агрегат. В ходе этого процесса происходило практически полное замещение кварца.

По результатам многочисленных силикатных анализов и изучения шлифов получены данные о происходившем при образовании эльконитов привносе калия, что видно в присутствии новообразованного калишпата. При этом вдоль отдельных просечек и карбонатных микропрожилков бурый калишпат сменяется прозрачным под микроскопом адуляром.

При полном замещении исходных пород образующиеся элькониты благодаря присутствию рассеянного черного мельниковита имеют темный до черного цвет и характеризуются плотным тонкозернистым массивным строением. Соотношение постоянно слагающих элькониты основных минералов изменяется в зависимости от состава замещаемых пород: калишпата – 40-60 %, карбонатов – 25-45 %, пирита – 5-15 %, при этом кроме основного золотоносного мельниковита присутствуют в основном несколько более поздние сульфиды (преимущественно пирит), которые связаны с послебраннеритовыми стадиями мезозойского гидротермального процесса. Увеличение количеств метасоматических пирита и карбонатов связано с замещением пород с повышенным содержанием темноцветных минералов. Важно, что кварц в зонах интенсивного развития этого метасоматического процесса полностью замещается.

Метасоматиты данного состава в боках тектонических зон Эльконского горста развиваются по сериям швов, которые к ядру зон сливаются в более узкие зоны сплошных плотных почти черных пирит-карбонат-калишпатовых метасоматитов – эльконитов. Мощности зон шовных эльконитов в отдельных рудоносных зонах изменяются от нескольких до 50 и более метров, а сплошных метасоматитов от первых до 15÷20 м. Средние содержания золота составляют в зонах шовного метасоматоза около 1 г/т и в сплошных метасоматитах 1,5 г/т.

Схемы развития метасоматического процесса замещения наиболее распространенных пород гранито-гнейсового состава и случаев образования эльконитов по прослоям амфиболитов и составы образующихся метасоматитов представлены ниже.

По гранито-гнейсам:

0. 
   КПШ (35 %) + плагиоклаз (35 %) + кварц (20 %) + биотит (5 %) + роговая обманка (4 %) + магнетит (1 %)
   
1. 
   КПШ + альбит + серицит + кварц + карбонат + пирит
   
2. 
   КПШ + адуляр + кварц + карбонат + пирит
   
3. 
   КПШ (20 %) + адуляр (20 %) + карбонат (35 %) + пирит (5 %)
   

0. 
   Плагиоклаз (40 %) + роговая обманка (50%) + магнетит (10 %)
   
1. 
   КПШ + альбит + серицит + карбонат + пирит
   
2. 
   КПШ (30 %) + адуляр (10 %) + карбонат (45 %) + пирит (15 %)
   

Как правило, внутри зон сплошных метасоматитов в последующую стадию гидротермального процесса после тектонического подновления зон в них образуются весьма выдержанные кулисообразные серии урановорудных браннеритовых швов, формирующих крупные протяженные тела золото-урановых руд. Обломки урановорудных брекчиевых швов в основном представлены неизмененными золотоносными эльконитами, состав которых преимущественно определяет общий химический состав комплексных золото-урановых руд этого типа и выбор схемы их гидрометаллургической переработки.

За тектоническими импульсами, контролирующими образование серий черных урановорудных браннеритовых швов микробрекчий, следовали новые тектонические импульсы, которые в основном подновили те же швы и вызвали эндогенное разложение браннерита и образование вместо черных браннеритовых швов швов ураноносных зеленовато-желтых палевых микробрекчий. В палевобрекчиевых швах уран присутствует уже в основном не в виде технологически упорного первичного титаната урана – браннерита, а в продуктах его эндогенного разложения, представленных оксидами урана и титана, силикатом урана – коффинитом, а также зеленовато-желтыми урановыми слюдками. При этом обломки палевых микробрекчиевых швов остаются сложенными теми же неизмененными золотоносными эльконитами, которые слагают зоны, вмещающие все ураноносные швы, и определяют золотоносность комплексных золото-урановых руд Эльконского горста. Замещение швов с технологически упорными для разложения первичным браннеритом палевобрекчиевыми швами, содержащими благоприятную для технологического разложения урановую минерализацию, окажет существенное влияние на общую стоимость переработки этих руд.

Вслед за браннеритовыми и палевобрекчиевыми швами в зонах эльконитов образованы секущие и брекчирующие их барито-кварцевые прожилки, реже жилы, связанные с последующей стадией гидротермального процесса.

Несмотря на то, что выходы малых чаще порфировых мезозойских субщелочных интрузий и их магматические очаги присутствуют только в западной части горста, описываемые рудоносные зоны метасоматитов протягиваются на расстояние до 20 км. При этом указанный состав метасоматитов практически не изменяется ни по простиранию зон, ни на глубину, вскрытую разведочными скважинами до 2 км, и сохраняется ниже.

Об условиях образования эльконитов можно судить по их пирит-карбонат-калишпатовому составу, свидетельствующему о щелочно-карбонатном характере растворов, а также их сопоставлению с вышеприведенными данными об условиях образования близких им гумбеитов, в которых также наблюдается равновесная ассоциация калишпатов и карбонатов. Вместе с этим нужно отметить отличия в условиях проявления этих типов метасоматитов, которые заключаются в несколько повышенной щелочности и пониженной температуре образования эльконитов по сравнению с гумбеитами. С повышенной щелочностью растворов связано различное поведение кварца, который при образовании сплошных (окончательно сформированных) эльконитов полностью растворяется, а при образовании гумбеитов – сохраняется и даже слагает шеелитоносные кварцевые жилы, характер контактов гумбеитов с которыми подтверждает наличие между ними постепенных переходов.

О температурах проявления метасоматического процесса образования эльконитов есть данные изучения газово-жидких включений. По Тугаринову и Наумову (1969) – 225-255 ˚С и по нашим данным (Дорожкина и др., 2000 г.) – 135-220 ˚С.

Другой важной особенностью мезозойского гидротермального процесса, сформировавшего многочисленные, в том числе мощные региональные зоны эльконитов и локализированное в них крупнейшее золото-титанат-урановое оруденение Эльконского горста, является нахождение в нем в подвижном состоянии и связанный с этим процессом крупный привнос титана, который обычно является наименее подвижным компонентом.

Титан указан как наименее подвижный компонент как в обобщенной схеме относительной подвижности компонентов при метасоматозе, предложенной Д.С. Коржинским, представленной выше, так и в приведенной схеме подвижности компонентов, составленной В.Л. Русиновым на основе анализа процесса образования гумбеитов – метасоматитов, являющихся наиболее близкими к эльконитам.

Тем не менее, в процессе формирования сложенных в основном эльконитами рудных зон Эльконского горста произошел крупномасштабный привнос в них титана (наряду с ураном и золотом).

О размере привноса титана в процессе образования золотоносных зон эльконитов и локализованного в них золото-титанатуранового (браннеритового) оруденения можно судить, исходя из следующих данных.

Если средние содержания урана в рудах составляет 0,15 %, а титана – 1 %, то есть в 6 раз больше, чем урана, то количество титана в рудных залежах можно определить исходя из выявленных и оцененных общих запасов в них урана, составляющих более 500 тыс. т. Тогда количество находящегося в рудных зонах титана составит 3 млн. т.

С учетом того, что среднее содержание (кларк) титана во вмещающих гранито-гнейсах составляет 0,3 %, а в рудных телах 1 %, то третью часть титана можно считать связанной с исходными породами, тогда количество привнесенного гидротермально-метасоматическим процессом титана составит порядка 2 млн. т.

В связи с вышеописанным выдержанным составом зон эльконитов и устойчивой локализацией внутри них уранового оруденения их состав в основном определяет общий минералого-химический состав золото-урановых руд этого района. В качестве примера приведем данные, полученные в результате детальной разведки крупнейшей рудной зоны района – Южной, имеющей непрерывную протяженность оруденения по простиранию 19,6 пог. м. и разведанной до средней глубины 1,3 км.

В ней в зоне шовного проявления эльконитов, имеющей среднюю мощность 11 м, количество золота составляет 460 т при среднем его содержании 0,9 г/т. В зоне сплошных эльконитов, имеющей среднюю мощность 4,5 м, находится 330 т золота при среднем содержании 1,5 г/т. Интересно, что из этого количества золота в пределах контура балансовых золото-урановых руд находится около 300 т золота со средним содержанием 1 г/т.

Сопоставление данных о непрерывном развитии эльконитов в крупнейших зонах на расстоянии более 20 км, а с учетом оперяющих зон – до 30 км, из которых около половины протяженности зон находится на удалении от площади выхода на поверхность мезозойских интрузий и, соответственно, от магматических очагов, с данными о расположении этих очагов на глубине всего 8-10 км (данные геофизики) можно достаточно обосновано утверждать о связи гидротермальных растворов, сформировавших элькониты и золото-урановое оруденение, с более глубокими магматическими очагами. С учетом толщины земной коры в этой части Алданского щита около 30 км можно говорить о связи этих растворов с очагами мантийного глубинного уровня.

В связи с отсутствием в литературе достаточно четкого описания золото-ураноносных эльконитов в других районах судить об их присутствии там пока трудно. Несомненно, что некоторые исследователи до сих пор не отличают элькониты от гумбеитов и при прогнозировании новых ураноносных районов опираются на присутствие в них метасоматитов, называемых ими гумбеитами, что вызывает недоумение. Например, в опубликованной в 2005 г. к 60-летию урановой геологии России монографии в статье А.В. Молчанова и др. «Перспективы промышленной ураноносности древнего основания Сибирской платформы, ее обрамления и Анабарского щита» наличие «гумбеитов» указывается в качестве ведущего признака, с учетом которого в рассматриваемом регионе авторы выделяют 12 потенциальных уранорудных районов. Причем описание гумбеитов этих районов не приводится. Так на основании наличия каких метасоматитов в данной, да и в ряде других работ делаются прогнозы ураноносности новых территорий остается не ясным.

О значении эльконитов по крайней мере для Эльконского горста свидетельствует тот факт, что в контролируемых зонах здесь находится более 75 % всех выявленных резервных запасов урана России, и значительное количество золота.