Лекция 7 Золото • Запасы золота: юг Африки (42, 9%), Азия (17, 4), С. Америка (16, 5) и Ю. Америка (13, 6), Австралия и Океания (7, 2) и Европ (2, 4). Главные геолого-промышленные типы (80%): • 1. Пирит-кварцевые руды в зеленокаменных Ar поясах (6, 8%), • 2. Тонкое Au в железистых кварцитах PCm 1 (>5, 0%), • 3. Уран-золоторудные кварциты Prt 1 (~36, 5%), • 4. Пирит-арсенопирит-кварцевые руды в песчано-сланцевых • формациях рифея –(10, 8%), • 5. Эпитермальные Au-Ag и Au-Tl руды в фанерозойских • вулканогенных комплексах (12, 2%), • 6. Руды зоны окисления в породах терригенно-карбонатных и • карбонатных формаций – тип Карлин (5, 6%), • 7. Россыпные м-ния (~4, 0%). • 8. Комплексные медные и полиметаллические руды ( 10%).
Конец архея начало протерозоя и Kz. • Первый период - незрелая континентальная кора - интенсивный мафит-ультрамафитовый магматизм (до 3, 80 млрд. л. ) Золото здесь совместно с медью и палладием, в ходе фракционной кристаллизации в коматиитах и супракрустальных комплексах по краям сводовых поднятий. • Становление Ar зеленокаменных поясов и внедрение интрузий тоналит-трондьемитов • Наиболее ранние концентрации Au в базальных частях разреза древних щитов Ю. Африки – пояс Барбертон (3, 6 млрд. лет) и З. Австралии – блок Пилбара (3, 5 – 3, 3 млрд. лет).
• Второй период. В Ar 2 заложение зеленокаменных поясов, концентрации Au в вулканогенно-осадочных, в том числе железорудных, формациях. • В Ar 3 проявились процессы метаморфизма, гранитоидного магматизма Na и K-Na типов и рудной реювинации, плейт-тектоника и плюмтектоника и Au сульфидные, медно-никелевые (с Pt и Au), колчеданные (с Au) и железистые кварциты (с Au). В конце архея возникли крупные Cu-Zn-Au м-ния в ассоциации с кислым и средним вулканизмом.
Фанерозой Усиление регенерации рудного вещества в зонах субдукции, коллизии плит и областях тектономагматической активизации. Пики Au в периоды: девон-нижняя пермь, верхний мел, неогенчетвертичный. Первый период (герциниды) регенерированные м-ния (Сальсинь, Лимузен (Франция); рудные районы Чешского и Судетского массивов; Березовское, Кочкарское, Кушак (Урал); Кумтор (Киргизия); Худомяо, Толи (Китай) и многие другие.
• Второй период -мезозойская складчатость. Завершилось формирование Тихоокеанского золотого кольца; возникли вулканогенные Au-Ag м -ния (Агатовое, Дукат, Токур, Ветреное, Нежданинское, Карамкенское на Дальнем Востоке России; Туньлинь, Сяоцилин и др. в ЮВ Китае; Карлин и др. штатов Невада и Аризона). • В N-Q возникли крупные Au провинции в Тихоокеанскоvо кольце и островных дугах её западной части (андезитовый вулканно-плутонизм). Au-Ag м-ния с теллуридами и селенидами (Хишикари, Ямадо (Япония); Миштри (Соломоновы о-ва); Эмперор (Фиджи); Багис Голд и др. (Филиппины); Муро (Индонезия); Эль-Индьо, Сан. Кристобаль (Чили); Эль-Лимон (Никарагуа); Дисти Мак (Канада).
• Из четвертичных и современных золотоносных россыпей и кор выветривания в настоящее время ежегодно получают более 12% золота. • На долю фанерозойских коренных золоторудных и комплексных золотосодержащих м-ний, россыпей и кор выветривания приходится около половины добываемого в мире золота.
Серебро • Серебро получают на 70 % попутно из руд цветных металлов (меди и полиметаллов) и только 30 % из собственно серебряных руд (в них концентрация серебра составляет 100 -200 г/т и более). Мировое производство Ag в 2000 -2002 гг. достигло 13 -14 тыс. т в год. Мировые запасы серебра в недрах оцениваются в 600 – 650 тыс. тонн, которые в основной массе (около 80 %) приходятся на 12 стран: Польша, США, Канада, Мексика, Россия, Австралия, Казахстан, Таджикистан, Перу, Боливия, Чили и Япония.
• 5 основных типов: 1. колчеданно-полиметаллический (39 %), 2. меднопорфировый (19 %), 3. золото-серебряный (5 %), 4. скарново-полиметаллический (4 %), 5. стратиформный полиметаллический в карбонатных и терригенных породах (3 %). • Серебро равномерно распределено в базальтовых и гранитных магмах и связано с гидротермал. процессами. . В эволюции Земли отношение Ag/Au менялось от (1: 5 -15) в архейских зеленокаменных поясах, до 100 -1000: 1 в кайнозойских вулканогенных м-ниях, Отмечаются повышенные концентрации серебра в кислых магматических породах, обогащенных K, Rb, Fe.
• Ag оруденение возрастает от архея до позднего фанерозоя. В PCm на фоне низкой Ag отмечаются отдельные провинции и пояса (Калгурли (Австралия), Абитиби (Канада) и др. ), где в связи с гранитизацией (1, 7 – 0, 6 млрд. лет) возникли регенерированные м-ния с высокими (до 200 г/т и более) содержаниями серебра. Более сереброносны провинции Канадского и Западно-Австралийского щитов. По их переферии в Prt 2 и Prt 3 время в зонах субдукции и коллизии - крупнейшие м-ния полиметаллов и серебра (Кобальт, Салливан, Броккен-Хилл, рудный район Атабаска и др. ).
• • Впервые м-ния стали формироваться в связи с развитием в Ar зеленокаменных поясах более поздних Ar 3 -Prt 1 лав среднего и кислого состава, а также в связи с ранней (2, 7 млрд. лет) кеноранской гранитизацией. • Мощный импульс PCm Ag оруденения приходится на 2 млрд. , когда в провинции Кобальт возникли уникальные бассейновые и стратиформные Ag руды полиметаллов в Prt 3 рифтовых системах. Основная сереброрудная эпоха в PCm 1, 7 – 0, 6 млрд. лет.
• С фанерозоем связана основная масса запасов серебра. Увеличение потенциала от каледонид до мезозоид. Эндогенное оруденение - максимум сереброносности смещается в Kz в связи с усилением рециклига древних комплексов. Для серебра характерны полициклические металлогенические провинции. • Так в герцинидах Европы развиты м-ния, от 360 до 190 млн. лет, то есть включающие каледонские образования. С позднегерцинской активизацией связаны крупные м-ния пятиэлементной формации (Ag-As-Co-Ni-Bi-U) рудных гор Европы (Фрайберг, Клаусталь, Пшибрам и др. ).
• В мезозойский и кайнозойский тектономагматические циклы - крупнейшие Ag провинции мира. Большинство расположено в пределах Тихоокеанского кольца, где около 40 % запасов. Рудные районы – Ла Реформа, Чихуахуа, Потоси, Оруро, Съерра-де-Паско, Куроко, Тоёха и др. • Две закономерности – обогащение Ag мафитовых и ультрамафитовых пород и связь м-ний с Kz субдукционными зонами Тихого океана. В отличие от PCm 1 в фанерозое континентальная кора стала менее жесткой и весьма проницаемой. Возникла сеть глубинных разломов, с сопутствующими их нарушениями, что способствовало активизации флюидодинамических процессов и образованию мний халькофильных элементов, в том числе серебросодержащих.
• Для серебряно- и золото-полиметаллических м-ний металлогеническая унаследовательность по вертикали в наложении нескольких сереброносных эпох. Это типично для рудных позднефанерозойских поясов (Мексика). По латерали наблюдается смена золотых, в центральных частях длительно развивающихся рудоконтролирующих структур, серебряными на их периферии. • Для сереброносных м-ний типична структурная связь с областями сводовых поднятий. В их осевых частях развиваются плутоногенные формации с золотом и серебром, а в периферических – вулканоплутонические и вулканические формации с Ag полиметаллических руд (в Mz и Kz).
• • Обогащению месторождений способствуют процессы метаморфизма и плутонометаморфизма. Максимальные концентрации Ag отмечаются в верхних структурных зонах м -ний и на периферии рудных тел и зон. • Для серебра характерна диахронность распределения металла в конце докембрия и в конце фанерозоя. В PCm металл поступал из очагов зеленокаменных вулканических поясов, а в N-O время серебро было связано с очагами андезит-дацитового вулканизма. В обоих случаях определяющую роль играли процессы рециклинга.
Особенности металлогении докембрия Наиболее активно РСm комплексы исследуются с 1975 г. Наметилось два направления: Советское, ныне Российское и Зарубежное. Поскольку на территории бывшего СССР развиты в основном интенсивно метаморфизованные комплексы, то разработанные на их основе корреляционные литолого – стратиграфические схемы, распространенные на весь земной шар, существенно искажали реальную картину. В течении последних 25 – лет произошло объединение обоих направлений (советско – российского и зарубежного), более объективно оценены геологические события и их возрастные соотношения.
• Главный вклад внесли геологи Австралии и Канады, изучавшие слабо метаморфизованные комплексы, и России, исследовавшие преобразованные серии. Произошло соединение двух методологических подходов в изучении геологии и металлогении земной коры – докембрийского и фанерозойского. • а) Впервые в Австралии при изучении РСm пород были установлены типичные шаровые лавы, градационная слоистость и другие признаки вулканогенно – осадочного происхождения. • б) На Канадском щите в поясе Абитиби (2, 8 млрд. л. ) доказано существование пирокластических толщ кислого состава, колчеданных руд, потоков базальтов и осадочных формаций • в) Но основная масса РСm серий - мигматиты и продукты амфиболитовой и гранулитовой фаций (Алдан, Карелия, Кольский п/о, Скандинавия, Канадский, Бразильский и др.
Геохронология глобальных геолого-металлогенических обстановок PCm 4 3 2 1 0 млрд. л. • ! ! • -------------- • 3, 8 – 2, 6 --- 1 • -------- • 3, 2 – 2, 4 – 2 • ------------ • 2, 6 – 1, 6 --- 3 • ---------------- • 2, 1 – 0, 9 – 0, 54 -- 4 • В PCm типы обстановок: 1. Архейские кратоны; 2. Эпикратонные впадины; 3. Протерозойские мобильные (подвижные) пояса; 4. Области протоактивизации •
• Архейские кратоны – Наиболее крупными и изученными являются пять кратонов: • • • Западно – Австралийский (Австралия) Сьюпириор (Канада) Северо – Ляопинский (Китай) Карнатака (Индия) Чаро – Олекминский (Россия) • Первые два являются ключевыми для характеристики условий образования и локализации архейских месторождений Au, Ni, Cu, Zn, Pb, Fe. Кратон Карнатака знаменит золоторудным поясом Колар; Северо – Ляопинский --колчеданными и железнорудными месторождениями и Чаро – Олекминский -- месторождениями флогопита и магнетита. •
• Такое разнообразие свидетельствует о латеральной неоднородности рудоносных структур архея. • В кратонах два типа образований: • 1) Гранитоидно-гнейсовые области • с метаморфогенными мусковитовыми и редкоземельными пегматитами. • 2) Гранитоидно – зеленокаменные пояса • с м-ниями Au, Cu, Zn, Pb, Ni. • •
• Зеленокаменные пояса • два подтипа с режимами: • 1. Медленных (платформенная фаза) скоростей растяжения • В древних (3, 5 - 3, 0 млрд. л. ) формировались мелководные субплатформенные структуры с низкой металлогенической продуктивностью (м-ния Ba, Cu- Mo, Pb- Zn). 2. Высоких (рифтовая фаза) скоростей растяжения • В молодых поясах (3, 0 -2, 7 млрд. л. ) при растяжении и утонении коры - вулканические троги. Эта фаза эволюции Ar провинций - глобальное распространение и с ней связаны м-ния: • Гидротермальных плутоногенных → золота; • Гидротермальных базальтовых – колчеданно – полиметаллических субмаринных; • Ликвационных, в ассоциации с коматитами → медно – никелевых.
• Западно – Австралийский кратон • Три структуры: I. Блок Пилбара (3, 8 – 3, 2 млрд. л. ) • II. Блок Йилгарн (3, 4 – 2, 6 млрд. л. ) III. Протоплатформенная впадина Хаммерсли • Блок Пилбара (3, 8 – 3, 2 млрд. л. ) • Округлые массивы сланцеватых гранитогнейсов • Слабо метаморфизованные толщи: Базальты, сланцы – Лавы, туфы андезитов и риолитов; Коматиты • М-ния: Колчеданное Биг – Стабби (Pb- Zn) с риолитовым куполом. • Баритовое стратиформное Норт – Пол ассоциирует с карбонатно – глинистыми и эвапоритовыми мелководными фациями. •
Блок Йилгарн (3, 4 – 2, 6 млрд. л) • Особенность -линейные структуры и гранитизированные гнейсовые серии. • В супракрустальных толщах. 3 комплекса: • 1. Терригенные породы, субвулканы кислого состава (Au Калгурли за 140 лет добыто 1300 т. Au. ) • 2. Контрастные вулканогенно – осадочные (дациты, фельзиты, пирокласты, колчеданы) • 3. Основные и у – основные лавы и интрузии (коматиты, базальты, жел. кварциты Cu-Ni Камбалда, Маунт – Кейт. • Гранито – гнейсовое основание
• • Выводы: 1. Предложена микроплитная гипотеза. 2. При переходе от 3, 8 – 3, 2 млрд. л. к 3, 2 – 2, 6 млрд. л. купольное (гранито - гнейсовое) мозаичное блоковое строение сменяется новыми линейными типами структур (Пилбара → Йилгарн); 3. Древние блоки стабилизации (Пилбара) с толщами вулканических и осадочных пород. Возникли микроплиты. 4. М-ния: Колчеданные Pb – Zn (Биг - Стабби) – аналоги м-ниям фанерозоя. Pb – Zn в карбонатных формациях , также аналогия. Сульфидные Cu – Ni в коматиитовых у – осн. лавах Метаморфогенные и плутоногенные гидротермальные Au – (Канада – Керр Д ' Елен, Поркъюпайн, Дом и др. ) Колар – Индия Слюдяные и редкометальные пегматиты
• 5. Изотопные данные удревняют возраст рудообразования, отодвигая его в пределы лунного периода. • 6. Рудная продуктивность возрастает к концу Ar. • 7. В зеленокаменных поясах Ar три группы м-ний: • 1. Колчеданные, ассоциирующие с вулканогенно – осадочными сериями • 2. Ликвационные Cu – Ni в у – осн. вулканитах • 3. Гидротермальные золоторудные в терригенных и вулканогенно – осадочных толщах. • Пояса трехчленное строение (снизу вверх): • 1. у – осн. коматитовые и базальтовые лавы • 2. Вулканогенные андезит–риолитовые и осадочные • 3. Терригенные осадочные и вулканомиктовые серии.
• Подобные пояса выявлены: • 1) На Балтийском щите. Гранит – зеленокаменные пояса с колчеданами и Au в Карелии. • 2) В восточной части Украинского щита Среднеприднестровский гранит – зеленокаменный пояс с Au и U. • 3) На Русской платформе. В районе КМА – область протоактивизации на древних зеленокаменных поясах с признаками Au минерализации. • 4) В западной части Алданского щита (Чаро – Олекминский кратон) – зеленокаменные пояса с коматитами и Чаро – Токкинский железорудный район (3 - ий Fe комплекс страны) •
2. Эпикратонные впадины • В Prt 1 возникли впадины, заполненные осадочными и осадочно – вулканогенными толщами. чехлам древних платформ. В отличии от чехлов платформ в них: • 1) Большая мощность отлож. (> 20 км), длительность формирования (10 – 100 млн. л. ) и значительные масштабы. • 2) Преобладают терригенные породы – продукты размыва (песчаники, граувакки и др. ) • 3) Широко развиты эффузивы (гл. образ. базальты, но встречаются и кислые вулканиты) • 4) Рудная специализация: 1) железистые кварциты, 2) золото и уран в конгломератах и 3) медные руды в песчаниках. • В качестве типичных рассмотрим впадины: 1. Витватерсранд (Южная Африка) и 2. Удокан (СВ Забайкалье)
Впадина Витватерсранд • Размеры впадины 900 км в длину и 300 км в ширину. В ее основании архейские тоналитовые гранито – гнейсовые купола, супракрустальные пояса и Prt 3 граниты и пегматиты с редкоземельными и радиоактивными минералами. • Впадина в пределах Каапвальского Ar кратона (3, 0 млрд. л. ), вблизи– Бушвельда. Она окружена была горными цепями (хр. Барбертон – с жилами Au ). • Впадину выполняет вулканогенно – осадочный комплекс из трех систем (формаций) снизу вверх: Доминион – Риф – 3, 2 --2, 8 млрд. л. ; Витватерсранд – 2, 8 -- 2, 2; Трансвааль и вентерсдорп > 2, 2.
• Трансвааль – ритмично – слоистая, песчано – глинистая серия. Есть Au, но мало; Витватерсранд – субаэральные породы, ритмичность; главная Au (в кварцево – галечниковых пластах); Доминион – континентальные и прибрежные осадки с вулканитами. Есть Au. • Особенности строения. • Древние коры выветривания. Совместное присутствие в россыпях золота и уранинита (UO 2). Он должен в окислительной обстановке образовать растворимый комплекс [UO 22]. • UIУ не может сохранятся в кислородной атмосфере. Однако, в предгорьях Гималаев в современных осадках англичане П. Симсон и Дж. Боуэлс в терригенных отложениях дельты реки Ганг, обогащенных органикой, обнаружили уранинит.
Источник золота и урана. Четыре гипотезы: • Россыпная; Осадочно –метаморфогенная; Инфильтрационная; Гидротермальная. • Все они дискуссионны. Новая идея. К северу от впадины под покровом платформенных отложений имеются выходы Ar гранитоидов с возрастом 2, 8 – 2, 6 – 2, 4 млрд. л. • При взаимодействии двух групп п-сов: экзогенных- во впадине и эндогенных – на поднятиях, где внедрялись Ar граниты, формировались и эродировались м-ния Au. Возникли крупнейшие в мире скопления Au. Уран поступал с кислыми речными водами и в восстановительной среде, богатой органикой, образовал уранинит [UO 2], который вместе с Au захоронялся.
Впадина Удокан • В з. части Алданского щита (В. Сибирь). Мощность осадков 6 – 10 км – песчаники, аргиллиты, алевролиты, доломиты и известняки. Протоплатформенные осадки. • Рудоносные песчаники - дельтовые отложения. Руды: Py –Hp (глубоководные фации). Hp – борнитовый и борнит – халькозиновый типы. Они образовались в результате седиментации (дельтовые фации), диагенеза и катагенеза. Рудные тела мощностью 300 м.