Тип публикации: диссертация
Год издания: 2023
Ключевые слова: орогенные золоторудные месторождения, енисейский кряж, флюидный режим, углеводороды, изотопия гелия, изотопия серы, 40Ar-39Ar датирование
Аннотация: Актуальность работы. Многие десятилетия Красноярский край является лидером золотодобывающей промышленности в нашей стране: балансовые запасы и прогнозные ресурсы золота в регионе составляют 20.3% от общероссийских. Здесь разрабатываются крупные месторождения в терригенно-карбонатных и терригенных толщах (Олимпиадинское, ВедугинскоеПоказать полностью, Благодатное, Титимухта и др.). На территории Енисейского кряжа выявлено 305 месторождений, в том числе перспективных проявлений золота. При этом более 25 % рудного золота сосредоточено в крупных месторождениях и рудопроявлениях труднообогатимых золото-сульфидно-кварцевых руд с низким содержанием металла [Поляков, 2003]. Среди месторождений Красноярского края на долю объектов с запасами до 20 т. приходится 74 % от общего количества месторождений, из них 47 % - месторождения с запасами золота до 5 т. [Поляков, 2003]. Месторождения рудного золота связаны с кварцевыми жилами, расположенными в метаморфических толщах, приурочены непосредственно к разломным зонам палеозойского возраста [Сердюк, 2004, 2010] и относятся к, так называемым, орогенным месторождениям золота. В настоящее время в рудной геологии вопрос об источнике и генезисе золота на “орогенных месторождениях” остается остро дискуссионным, и всесторонние исследования золотоносных флюидов являются актуальными. Проблема связи орогенного золота в метаморфических комплексах с корообразующими процессами – магматизмом, метаморфизмом, гранитизацией наиболее дискуссионна и обсуждается многими исследователями [Ли, 1982, 1997; Böhlke, 1982; Сазонов, 1995, 1998; Groves et al., 1998; Заблоцкий, 2000; Заблоцкий и др., 2002; Корнев и др., 2004; Goldfarb et al., 2005; Сазонов и др., 2010; Сердюк и др., 2010; Чугаев и др., 2010; Phillips, Powell, 2010; Feng et al., 2021; Hu et al., 2022]: связано ли оруденение с процессами метаморфизма, магматизма, или деятельностью глубинных флюидов, являются ли эти процессы поставщиками рудного вещества; открыт вопрос источника золота, его транспортировки и осаждения. К тому же, в теории эндогенного рудообразования одно из центральных мест занимает проблема источника рудного вещества и гидротермальных растворов, возраста гидротермальной минерализации. Получить ответы на эти вопросы можно с помощью изучения прямых источников информации о минералообразующем растворе - флюидных включений в минералах, изотопных исследований серы, углерода, гелия, которые помогут охарактеризовать минералообразующую среду, рудоносность и проследить ее эволюцию, а также приблизиться к пониманию источника золота. Результаты таких исследований могут быть использованы для прогнозных, поисковых и оценочных работ на золоторудных объектах подобных типов. Исследования были проведены нами на трех золоторудных месторождениях Красноярского края: Богунайское, Герфедское и Панимбинское. Исследованиями процессов метаморфизма в мобилизации, миграции и концентрации рудного вещества в докембрийских толщах Енисейского кряжа в разные годы занимались Петровская Н.В., Генкин А.Д., Томиленко А.А., Гибшер Н.А., Бортников Н.С., Борисенко А.С., Корнев Т.Я., Ли Л.В., Ножкин А.Д., Петров В.Г., Шохина О.И., Сазонов А.М., Сердюк С.С. и другие. Вместе с тем, для многих Au-месторождений генетические вопросы до сих пор остаются нерешёнными. В частности, сами флюиды золоторудных месторождений Енисейского кряжа недостаточно полно изучены. Результаты наших исследований позволяют получить дополнительную информацию о генезисе трех кварц-золоторудных 3 месторождений, их минералообразующих средах, рудоносности, РТ-параметрах формирования, а также о причинах, влияющих на масштаб золотоносности. Объекты исследования. Проведено исследование флюидных включений в минералах трех золоторудных месторождений: Герфедском (золото-кварцевая формация, Енисейский золото-кварцевый пояс), Панимбинском (золотосульфидная формация, Енашиминско-Чиримбинский пояс) и Богунайском (золотосеребряно-кварц-сульфидная формация, Кузеевско-Богунайский пояс) [Сердюк, 2004]. Рассматриваемые золоторудные месторождения расположены на Енисейском кряже, который является частью байкальской складчатости возрастом 900-520 млн. лет, обрамляющей древнюю Сибирскую платформу. Породы, вмещающие золотоносные жилы, представляют собой нижнепротерозойские гранулито-гнейсы канской серии (Богунайское месторождение), верхнепротерозойские кристаллические сланцы эпидот-амфиболитовой фации кординской свиты (Панимбинское) и зеленосланцевой фации пенченгинской свиты (Герфедское). Цели и задачи исследования Цель: определить физико-химические условия и возраст формирования Богунайского, Герфедского и Панимбинского золоторудных месторождений. В ходе исследования предполагалось решить следующие задачи: 1) Определить Р-Т условия формирования оруденения; 2) Установить агрегатное состояние и состав минералообразующих сред, формирующих оруденения; 3) Определить изотопные характеристики серы сульфидов, углерода и кислорода карбонатов, углерода углекислоты и гелия из флюидных включений в кварце; 4) Установить возрастные датировки формирования золоторудных месторождений; 5) Выяснить возможный источник(и) минералообразующих флюидов. Фактический материал и методы исследования. Для решения поставленных задач были исследованы образцы жильного кварца, сульфидов и серицита из золоторудных жил Герфедского (17 обр.), Панимбинского (23 обр.) и Богунайского (40 обр.) месторождений. Образцы были предоставлены д.г.-м.н. Сазоновым А.М. (СФУ, Красноярск) и н.с. Хоменко М.О. (ИГМ СО РАН, Новосибирск). Исследования проводились в лаборатории термобарогеохимии, лаборатории изотопно-аналитических методов ИГМ СО РАН (г. Новосибирск), а также в Геологическом институте КНЦ РАН (г.Апатиты). Для выяснения химического состава флюидных включений использовалась масс-спектрометрия с индуктивносвязанной плазмой (ИСП-МС). Для анализа состава флюидов использовались рамановская спектроскопия (КР-спектроскопия), газовая хромато-массспектрометрия, для определения возраста Au-оруденения применялось 40Ar39Arдатирование, для выяснения источника минералообразующих растворов и золота использовались изотопные анализы серы сульфидов, углерода углекислоты и гелия из флюидных включений в кварце. Научная новизна. Впервые определены физико-химические условия образования данных месторождений, состав флюидов методом хромато-масс-спектрометрии, возраст оруденения, изотопный состав гелия, серы и углерода. Причем, определение состава флюидных включений в кварце и сульфидах методом беспиролизной газовой хромато-масс-спектрометрии выполнено впервые и представляет большой научный интерес для выяснения генетических особенностей подобных золоторудных месторождений. Практическая значимость полученных результатов. Полученные результаты термобарогеохимических исследований рудных и нерудных минералов на 4 Богунайском, Герфедском и Панимбинском месторождениях могут использоваться в качестве поисково-оценочных критериев при геологоразведке и доразведке золоторудных объектов. В связи с продолжающейся дискуссией о генезисе и соотношении золотого оруденения с процессами магматизма и метаморфизма полученные данные являются важными для понимания условий формирования и других орогенных месторождений золота Енисейского кряжа. Апробация результатов работы и публикации по теме диссертации. Автором лично и в соавторстве опубликовано в общей сложности 29 работ, из которых 9 статей в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, а также 20 тезисов в материалах российских и международных конференций: Всероссийская молодежная конференция имени В.А. Глебовицкого, Санкт-Петербург, 2020; Всероссийская молодёжная геологическая конференция, Уфа, 2018 г; XVIII Всероссийская конференция по термобарогеохимии, посвященная 100-летию со дня рождения проф. Ю.А. Долгова, Москва, 2018 г; Международная конференция, посвященная 110-летию со дня рождения В.С. Соболева, Новосибирск, 2018; ACROFI VII, IGGCAS, Пекин, 2018; XVII Всероссийская конференция по термобарогеохимии, посвященная 80-летию со дня рождения д.г.-м.н. Ф.Г. Рейфа, ГИН СО РАН, Улан-Удэ, 2016 г; V Российская молодёжная научно-практическая школа «Новое в познании процессов рудообразования», 2015, ИГЕМ РАН, Москва; Всероссийское совещание «Флюидный режим эндогенных процессов континентальной литосферы», Иркутск, 2015; Байкальская молодёжная научная конференция по геологии и геофизике, 2015, г. Горячинск; Всероссийское совещание «Флюидный режим эндогенных процессов континентальной литосферы», Иркутск, 2015; XXI Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов», Москва, 2014; 22nd European current research on fluid inclusions, Анталья, 2013; 3-я Международная научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов памяти акад. А.П. Карпинского, ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург, 2013; XV Всероссийская конференция по термобарогеохимии, ИГЕМ РАН, Москва, 2012; Научная конференция «Ломоносовские чтения» 2012 и Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2012», Филиал МГУ им. М.В. Ломоносова, Севастополь, 2012; XVI Международный научный симпозиум студентов и молодых ученых имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр», ТПУ, Томск, 2012; XVII Всероссийская научная конференция «Уральская минералогическая школа-2011», посвященная 300-летию М.В.Ломоносова, УрГГУ, Екатеринбург, 2011; XLIX Международная научная студенческая конференция «Студент и научно-технический прогресс», НГУ, Новосибирск, 2011 г; 5-ая Сибирская конференция молодых ученых по наукам о Земле, ИГМ СО РАН, Новосибирск, 2010. Лично автором определены цель и задачи диссертационного исследования, проанализирован обширный опубликованный научный материал, связанный с темой диссертации, а также сформулированы защищаемые положения. Автором лично подготовлены мономинеральные фракции и препараты, а также выполнены все термобарогеохимические исследования (термометрия, криометрия, КРспектроскопия) флюидных включений в минералах изученных месторождений. Получены и обработаны данные по газовой хромато-масс-спектрометрии, газовой хроматографии, изотопии серы (δ34S) сульфидов, углерода (δ13С) углекислоты и карбонатов, гелия (3He/ 4He) из флюидных включений и Ar-Ar возрасту оруденений. Благодарности. Автор выражает благодарность своему научному руководителю д.г.-м.н. А.А. Томиленко за всестороннюю помощь в выполнении работы, за 5 терпение и неоценимую поддержку. Автор искренне благодарит к.г.-м.н. Н.А. Гибшер за помощь, ценные замечания и советы, а также н.с. М.О. Хоменко за любезное предоставление образцов. Диссертант признателен сотрудникам лаборатории термобарогеохимии (№436) ИГМ СО РАН: к.г.-м.н. Л.И. Паниной за искренний интерес к работе, ценные советы и рекомендации, к.г.-м.н. Т.А. Бульбаку, д.г.-м.н. С.З. Смирнову, а также, к.г.-м.н. В.П. Чупину, к.г.-м.н. С.Н. Гришиной, к.г.-м.н. А.Т. Исаковой за поддержку и содействие на разных этапах выполнения работы, конструктивную критику и советы при обсуждении результатов работы. За содействие в проведении аналитических работ автор благодарит д.г.-м.н. А.В. Травина, д.г.-м.н. В.Н. Реутского, н.с. О.А. Козьменко, к.х.н. И.В. Николаеву и к.х.н. С.В. Палесского. Также он выражает огромную признательность д.г.-м.н. А.М. Сазонову (СФУ, г. Красноярск) за предоставленный каменный материал и всестороннее сотрудничество. Исследование выполнено в рамках государственного задания ИГМ СО РАН и Гранта Министерства науки и высшего образования РФ № 13.1902.21.0018. Объем и структура работы. Работа состоит из введения, шести глав, заключения и приложения. Диссертация изложена на 153 стр. и сопровождается 34 иллюстрациями и 42 таблицами. Список литературы включает 269 наименования. Во введении обосновывается актуальность темы исследования, определены объекты, цели и задачи исследования, описан фактический материал и личный вклад соискателя, сформулированы научная и практическая значимость работы, а также защищаемые положения. В первой главе приведен краткий обзор предшествующих исследований орогенных месторождений золота российскими и зарубежными учеными. Вторая глава посвящена описанию используемых методов исследования и аналитической аппаратуры. В третьей главе приведена краткая геолого-минералогическая характеристика Богунайского, Герфедского и Панимбинского золоторудных месторождений Енисейского кряжа. В четвертой рассмотрены основные типы флюидных включений в кварце месторождений. В пятой главе представлены результаты термобарогеохимических, изотопногеохимических и геохронологических исследований Богунайского, Герфедского и Панимбинского золоторудных месторождений. В шестой главе приводится обсуждение полученных результатов, на базе собственных результатов и анализа работ предшественников, дано авторское представление об условиях формирования Богунайского, Герфедского и Панимбинского золоторудных месторождений.