V-NB-W-bearing rutile from Karalveem gold deposit as a potential indicator for ore deposits.pdf Введение Рутил является типичным акцессорным минералом различных генетических типов пород, в том числе пород гидротермальных рудных месторождений. Наличие в составе минерала примесей может отражать значимые концентрации этих элементов в минералообразующей среде. Примесь Cr в рутиле является типичной для основных пород, W - в минерале гранитоидов и связанных с ними золоторудных месторождений, пропилитов медно-порфировых месторождений, а аномально высокие Nb и V - в минерале медно-порфировых месторождений и в мета-морфогенных рутилах [Clark, Williams-Jones, 2004; Meinhold, 2010]. Кроме того, рутил, содержащий вышеперечисленные примеси в составе, может быть использован как потенциальный индикатор при поисках золоторудных месторождений, как, например, пироп и хромит определенного состава используются для поисков и разведки алмазоносных кимберлитов. Так, например, благодаря изучению (V-W-Sb)-содержащего рутила была оконтурена продуктивная рудная зона на золоторудном месторождении Хемло в Канаде [Harris, 1989], а изучение геохимии рутила в богатых золотоносных рудах Шарлет и Биг Белл рудного района Калгури (Западная Австралия) позволило различить промышленно значимые и перспективные проявления золота в регионе [Scott, Radford, 2007; Scott et al., 2011]. В статье рассмотрены проанализированные составы рутила из различных типов руд (метасомати-ческого и кварцево-жильного) золоторудного месторождения Каральвеем (Центральный и Русловой участки) для проверки идеи, что микроэлементы в рутиле могут являться индикаторами условий образования золотого оруденения и быть полезными для поисков и разведки месторождений золота на северо-востоке России, одной из крупнейших областей добычи золота. Краткая геологическая характеристика месторождения Каральвеем Золоторудное месторождение Каральвеем входит в состав Каральвеемского рудного поля и располагается в бассейне р. Малый Анюй в центральной части Ке-первеемской гряды Анюйского нагорья, в 18 км западнее г. Билибино (Чукотский автономный округ). Рудное поле приурочено к антиклинальной складке с крутым падением оси на юго-запад, и в его пределах широко развиты разрывы северозападного, северо-восточного и субширотного направления (рис. 1). В пределах рудного поля преобладающими являются золото-кварцевые жилы, локализованные в силле габбро-долеритов, также отмечаются золотоносные метасоматические зоны. Осадочные породы (песчаники, алевролиты, кремнисто-хлоритовые, серицит-хлоритовые, глинистые сланцы) рудного поля слагают непрерывный разрез терригенных триасовых отложений (кепервеемская и пауктуваамская свиты) общей мощностью до 2 900 м. © Максаров Р. А., Дорошкевич АГ., Прокопьев И.Р., Редин Ю.О., Потапов В.В., 2020 DOI: 10.17223/25421379/16/4 Породы субсогласно или косослоисто прорываются ранне-среднетриасовыми силлами и дайками габбро-долеритов, которые протягиваются непрерывной полосой северо-западного простирания через всю площадь месторождения (рис. 1). В поле также отмечаются редкие дайки раннемеловых (?) диоритов. Рис. 1. Схема геологического строения месторождения Каральвеем и расположение участков исследования (Центральный и Русловый участки) [по Оперативный подсчет..., 2017] 1 - современные аллювиальные отложения (галечник, гравий, песок); 2 - дайки диоритов, K1; 3 - отложения пауктуваамской свиты (песчаники, алевролиты, сланцы углистые), Т3; 4-5 - отложения кепервеемской свиты, верхняя (4) и нижняя (5) подсви-ты (песчаники, алевролиты, карбонатные стяжения), Ть 6 - силлы, дайки долеритов, габбро-долеритов, Т1-2; 7 - сбросы (а), вбросы (б); 8 - контур рудной зоны с метасоматитами и кварцевыми жилами Fig. l.The scheme of the geological structure of the Karalveem deposit and the location of the study areas (Central and Channel areas) [by Operativnyy podschet..., 2017] 1 - modern alluvial deposits (pebble, gravel, sand); 2 - diorite dikes, K^ 3 - deposits of the Pauktuvaam suite (sandstones, siltstones, carbonaceous shales), T3; 4-5 - deposits of the Keperveemskaya suite, upper (4) and lower (5) subformations (sandstones, siltstones, carbonate concretions), Ti; 6 - sills, dikes of dolerites, gabbro-dolerites, T1-2; 7 - discharges (a), throws (b); 8 - outline of the ore zone with metasomatites and quartz veins Габбро-долериты - это мелко-среднезернистые серые, серо-зеленые породы массивной до трахито-идной текстуры. Основными минералами пород являются плагиоклаз (50-55 %), клинопироксен (порядка 35 %) и калиевый полевой шпат (5-10 %); в породе также присутствуют стекловатый мезостазис (3-5 %), апатит (до 5 %) и рудные минералы (порядка 2-5 %). Среди акцессорных минералов установлены циркон, титанит, бадделеит. К рудным минералам относятся ильменит, магнетит, пирротин. Ильменит характеризуется незначительными вариациями TiO2 (49-51,5 мас. %), из примесей иногда отмечается MnO (до 0,6 мас. %). Золото-кварцевые жилы (Русловый и Центральный участки) имеют мощность от 0,2 до 4 м с прослеженной длиной по простиранию от сотен метров до 1 км. Морфология жил осложнена чередованием пережимов и раздувов, иногда сложная сеть жил цементируют блоки вмещающих пород. Контакты жил с вмещающими породами четкие, волнистые, извилистые, иногда тектонически сорванные. Околорудные метасоматические изменения габбро-долеритов варьируют в широких интервалах, в некоторых случаях достигая мощности 5 м. Осадочные породы в зальбандах жил хлоритизированы, карбонатизирова-ны (до 0,5 м). Золотоносные метасоматиты образуют зоны в габбро-долеритах, мощность которых колеблется от 0,1 м до 25 м при протяженности до 100 м. Зоны характеризуются северо-западным простиранием с довольно крутым (35-45°) падением на северо-восток (участок Центральный). В метасоматических зонах габбро-долериты нацело изменены и представлены карбонат-кварц-хлоритовым агрегатом, а рудные минералы (пирит, халькопирит и др.) формируют вкрапленность, микропрожилки и гнездооб-разные скопления. Методика исследования Оптическое изучение руд и вмещающих габбро-долеритов проводилось в шлифах и АН-шлифах. Исследования соотношения минералов, распределения рудных компонентов в пределах минералов и минеральных включений в них изучалось с помощью электронного сканирующего микроскопа с энергодисперсионным спектрометром (EDS) MIRA 3 LMU (система микроанализа INCA Energy 450 XMax-80) в АН-шлифах и шашках, залитых в эпоксидную смолу. Условия EDS-анализа: ускоряющее напряжение - 20 кВ, ток электронного пучка -1,5 нА, время набора спектров - 20-40 с. Для количественной оптимизации (нормировка на ток зонда и калибровка спектрометра по энергии) применялся металлический Co. Рамановские исследования индивидов TiO2 проведены на спектрометре LabRam HR800 Horiba Jobin Yvon, оборудованном оптическим микроскопом (Olympus BX41) в АН-шлифах. Для возбуждения спектров использовался лазер Ar+ 514,5 нм. Для диагностики кристаллических фаз использовалась база данных спектров комбинационного рассеяния RRUFF (http://rruff.info). Химический состав рутила определялся на электронном микрозонде CAMEBAX-Micro в режиме волновой дисперсии (WDS) в АН-шлифах и шашках, залитых в эпоксидную смолу. Условия WDS-анализа: ускоряющее напряжение 20 кВ, ток - 20-40 нА, диаметр пучка -2 мкм. В качестве стандартов были использованы LiNbO3-REE (Nb), TiO2 (Ti), Fe2O3 (Fe), V2O5 (V), пироп (Al), FeWO4 (W), SiO2 (Si), диопсид (Mg), CuSbS2 (Sb). Относительное стандартное отклонение - менее 2%. Исследования выполнены на базе сертифицированного Аналитического центра коллективного пользования (АЦКП) многоэлементных и изотопных исследований СО РАН (ИГМ СО РАН, г. Новосибирск). Результаты исследований Для диагностики кристаллической структуры TiO2 из золото-кварцевых жил и золотоносных мета-соматитов была применена Рамановская спектроскопия. На рис. 2 показаны спектры исследуемых образцов TiO2 из метасоматитов (1) и кварцевых жил (2) и спектр рутила (3) из базы данных RRUFF (http://rruff.info) в диапазоне 150-1 100 см-1. В спектрах исследуемых зерен TiO2 руд отмечаются отчетливые пики на 240, 445 и 611 см-1, которые схожи с таковыми для рутила из базы данных RRUFF (http://rruff.info), что позволяет утверждать присутствие рутила в рудах золото-кварцевых жил и золотоносных метасоматитов. Рис. 2. Рамановские спектры рутила из золотоносных метасоматитов (1) и золото-кварцевых жил (2) и спектр рутила (3) из базы данных RRUFF (http://rruff.info) Fig. 2. Raman spectra of rutile from gold-bearing metasomatites (1) and gold-quartz veins (2) and spectrum of rutile (3) from the database RRUFF (http://rruff.info) В золото-кварцевых жилах основным нерудным минералом является кварц, второстепенные представлены кальцитом, доломитом и минералом группы хлорита. Главный рудообразующий минерал - арсенопирит, к второстепенным рудным относятся пирит I и II, рутил, галенит, халькопирит. Акцессорными являются ильменит, монацит-(Се), ксенотим-(Y), сфалерит и самородное золото. Текстура руд - прожилково-вкрапленная; структура - гипидио-морфнозернистая, неравномерно-зернистая, мелко-среднезернистая. Количество рудных минералов редко превышает 10 %. Арсенопирит и пирит-I находится в парагенетиче-ской ассоциации и представлены кристаллами размером от долей миллиметров до 1 см. Оба минерала обычно раздроблены и сцементированы более поздними сфалеритом, галенитом, пиритом-II, халькопиритом, рутилом и ильменитом. Сфалерит и галенит также присутствуют в виде отдельных зерен и их скоплений в основной нерудной массе. Самородное золото (с размером отдельных частиц от первых до десятых микрометров) представлено включениями в зернах, межзерновом пространстве и в трещинах в арсенопирите, а также в интерстициях рутиловых агрегатов. Рутил присутствует как в виде отдельных кристаллов, так и их скоплений в основной массе (рис. 3, а, b). Скопления рутила тяготеют к краевым частям кристаллов арсенопирита и выполняют его межзерновые пространства (рис. 3, c, d). В изображениях обратно рассеянных электронов минерал характеризуется неоднородным внутренним строением, которое выражено в наличии хаотично расположенных пятнистых и полосчатых темных и светлых доменов (рис. 2, e, f). В составе минерала всегда присутствует примесь железа (до 3 мас. % FeO, в среднем 2,4 мас. % FeO), вольфрама (до 5 мас. % WO3, в среднем - 2 мас. % WO3), ванадия (до 1 мас. % V2O5, в среднем - 0,8 мас. % V2O5), ниобия (до 4 мас. % Nb2O5, в среднем - 1,3 мас. % Nb2O5) и, в некоторых случаях, алюминия (до 0,5 мас. % Al2O3) (таблица). Светлые домены кристаллов рутила характеризуются наиболее высокими концентрациями ниобия и вольфрама по сравнению с темными частями. Точки составов рутила ложатся в область, которая является типичной для минерала золоторудных зон различных месторождений мира (рис. 4). Рис. 3. Изображение (в обратно рассеянных электронах) рутила в золото-кварцевых жилах (a-f и золотоносных метасоматитах (g-m) месторождения Каральвеем a, b - скопления кристаллов рутила в кварце; c, d, i, k - приуроченность рутила к зернам арсенопирита; e, f l, m - неоднородное внутренне строение кристаллов рутила; g - развитие рутила по ильмениту; h - ассоциация рутила с пиритом. Qtz - кварц, Mnz - монацит, Rt - рутил, Asp - арсенопирит, Au - золото, Dol - доломит, Ilm - ильменит, Chl - хлорит, Py - пирит, Сal - кальцит Fig. 3. BSE-image of rutile in gold-quartz veins (a-f) and gold-bearing metasomatites (g-m) of the Karalveem a, b - accumulation of rutile crystals in quart^^; c, d, i, k - confinement of rutile to arsenopyrite grains; e, f, l, m - inhomogeneous internal structure of rutile crystals; g - growth of rutile over ilmenite; h - association of rutile with pyrite. Qtz - quartz, Mnz - monazit, Rt - rutil, Asp - arsenopyrit, Au - gold, Dol - dolomite, Ilm - ilmenite, Chl - chlorite, Py - pyrite, Сal - calcite В золотоносных метасоматитах породообразующие минералы габбро-долеритов практически полностью замещены вторичными минералами, образуя кварц-хлорит-мусковит-карбонатный мелко-средне-зернистый агрегат с редкой вкрапленностью рудных минералов (2-5 %), представленными ильменитом, магнетитом, пирротином. На этапе гидротермального преобразования габбро-долеритов происходило образование таких рудных минералов, как арсено-пирит, пирит, халькопирит, рутил, кобальтин, глау-кодот, сфалерит, марказит, самородное золото и галенит. Кристаллы и их угловатые обломки пирита и ар-сенопирита формируют микропрожилки и вкрапленные микро-среднезернистые агрегаты в нерудной массе метасоматитов. По пириту часто развивается марказит. Халькопирит формирует аллотриоморф-нозернистые агрегаты-вкрапленники и прожилко-видные выделения в арсенопирите. Минерал ксено-морфен по отношению к пириту, нередко цементируя его. Самородное золото образует отдельные микронные вкрапленники округлой, неправильной формы, реже микрозернистые агрегаты в основной массе нерудных минералов, в пирите и межзерновом пространстве арсенопирита. В ассоциации с золотом находятся галенит, сфалерит, халькопирит. В сфалерите присутствует эмульсионная вкрапленность зерен халькопирита в виде продукта распада твердого раствора. Рутил развивается по ильмениту (рис. 3, g) и формирует агрегатные скопления пятнисто-зональных зерен (в изображениях обратно рассеянных электронов) в ассоциации с пиритом, халькопиритом и сфалеритом в основной массе, заполняет межзерновое пространство арсенопирита (рис. 3, h-m). Состав и вариации примесей в рутиле, который образует агрегатные скопления в основной массе, незначительно различаются от таковых в рутиле кварцевых жил: железо (до 3 мас. % FeO, в среднем 1,6 мас. % FeO), вольфрам (до 5-8 мас. % WO3, в среднем 1,9 мас. % WO3), ванадий (до 1 мас. % V2O5, в среднем 0,5 мас. % V2O5), ниобий (до 2,5 мас. % Nb2O5, в среднем 0,9 мас. % Nb2O5) и алюминий (до 0,2 мас. % Al2O3) (таблица, рис. 4). Как и в случае с минералом кварцевых жил, светлые домены кристаллов рутила характеризуются наиболее высокими концентрациями ниобия и вольфрама по сравнению с темными частями. Рутил, развивающийся по ильмениту, характеризуется более низкими концентрациями примесей, по сравнению с минералом золото-кварцевых жил и золотоносных метасоматитов (таблица, рис. 4). Рис. 4. Составы рутила из золотоносных метасоматитов (1), золото-кварцевых жил (2) и развивающийся по ильмениту (3) месторождения Каральвеем, формульные коэффициенты Область составов рутила из рудных зон различных золоторудных месторождений мира и вмещающих их пород по [Clark, Williams-Jones, 2004; Agangi et al., 2019] Fig. 4. Compositions of rutile from gold-bearing metasomatites (1), gold-quartz veins (2) and developing after ilmenite (3) Karalveem deposits, formula coefficients The area of rutile compositions from ore zones of various gold deposits of the world and their host rocks according to [Clark, Williams-Jones, 2004; Agangi et al., 2019] Обсуждение результатов Петрографическое и минералогическое исследования руд месторождения Каральвеем позволяют предположить следующую схему образования рутила. На гидротермальной стадии преобразования габ-бро-долеритов с формированием золотоносных ме-тасоматитов происходило развитие рутила по ильмениту. Нахождение рутила в виде кристаллов в ассоциации с кварцем и карбонатами, как в кварцевых жилах, так и в метасоматитах, вне видимой связи с ильменитом, за счет которых он мог бы формироваться, различия в составе примесей в рутиле, развивающегося по ильмениту и присутствующего в виде самостоятельных кристаллов в обоих типах руд, позволяет предположить, что образование рутила происходило не только за счет ильменита, а из гидротермального раствора. Вариации примесей в пределах отдельных кристаллов рутила, вероятно, могут отражать меняющуюся минералообразующую среду. Преобладающей примесью в рутиле является вольфрам. Источником этого элемента вряд ли мог быть ильменит габбро-долеритов, из-за отсутствия сколько-нибудь значимых его количеств в последнем. Проведенные исследования элементов примесей в рутиле из крупнейших месторождений золота и вмещающих их пород показали, что концентрация вольфрама в последних обычно значительно ниже [Clark, Williams-Jones, 2004] (см. рис. 4). Вольфрам-содержащий рутил обычно встречается в гранитных пегматитах, гранитах, включая аплиты и аплитовид-ные граниты [Graham, Morris, 1973; Michailidis, 1997; Belkasmi et al., 2000; Okrush, 2003; Cerny et al., 2007]. В литературе также встречается описание вольфрам-содержащего минерала на золоторудных месторождениях [Graham, Morris, 1973; Harris, 1989; Urban et al., 1992; Rice et al., 1998; Scott, Radford, 2007; Миронов и др., 2008; Scott et al., 2011]. Химический состава рутила руд месторождения Каральвеем Chemical composition of rutile ores of the Karalveem deposit Золото-кварцевые жилы Золотоносные метасоматиты Рутил по ильмениту мас. % SiO2 0,16 0,37 2,26 0,74 0,45 0,73 0,14 0,15 0,15 0,20 0,30 0,27 0,58 0,64 0,22 0,36 0,10 bdl bdl bdl Nb,O5 0,40 0,23 0,34 0,32 0,20 0,29 0,57 0,18 0,48 1,37 0,49 0,46 0,50 0,74 0,73 1,12 0,57 bdl bdl bdl TiO2 95,62 97,19 92,71 96,58 98,24 96,85 91,37 98,95 97,81 91,94 97,52 98,03 97,61 97,60 97,86 97,22 98,14 98,95 99,00 98,90 Sb2O5 bdl bdl bdl 0,01 bdl 0,01 bdl bdl bdl 0,01 bdl bdl bdl bdl bdl bdl 0,01 bdl bdl bdl V2O5 0,01 0,03 0,02 0,02 0,01 0,02 0,01 bdl bdl 0,02 0,90 0,55 0,63 0,02 0,18 0,08 0,03 bdl bdl bdl Al2O3 0,14 0,17 0,46 0,12 0,17 0,28 0,09 0,10 0,09 0,09 0,07 0,08 0,09 0,14 0,08 0,12 0,06 bdl bdl bdl MgO bdl 0,01 0,01 bdl bdl 0,01 bdl bdl 0,01 bdl bdl 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 bdl bdl bdl bdl FeOtot 2,28 1,48 1,98 1,35 0,66 0,98 2,73 0,66 0,86 2,47 0,23 0,22 0,21 0,77 0,87 1,06 1,27 0,50 0,68 0,67 WO3 1,97 0,53 1,51 0,17 0,34 0,97 6,04 0,36 0,49 4,05 0,46 0,37 0,35 0,06 0,10 0,12 0,02 bdl bdl bdl Сумма 100,57 100,00 99,29 99,31 100,08 100,16 100,96 100,42 99,88 100,15 99,98 99,99 99,98 99,98 100,06 100,09 100,19 99,45 99,68 99,57 Формульные коэффициенты Si 0,002 0,005 0,031 0,010 0,006 0,010 0,002 0,002 0,002 0,003 0,004 0,004 0,008 0,009 0,003 0,005 0,001 - - - Nb 0,002 0,001 0,002 0,002 0,001 0,002 0,004 0,001 0,003 0,009 0,003 0,003 0,003 0,005 0,004 0,007 0,003 - - - Ti 0,970 0,980 0,942 0,978 0,985 0,974 0,945 0,990 0,986 0,949 0,980 0,984 0,979 0,979 0,984 0,978 0,986 0,997 0,998 0,998 V 0,010 0,006 0,007 - 0,002 0,001 - - - - Al 0,002 0,003 0,007 0,002 0,003 0,004 0,002 0,002 0,001 0,002 0,001 0,001 0,001 0,002 0,001 0,002 0,001 - - - Mg Fe 0,026 0,017 0,022 0,015 0,007 0,011 0,031 0,007 0,010 0,028 0,003 0,003 0,002 0,009 0,010 0,012 0,014 0,006 0,008 0,008 W 0,007 0,002 0,005 0,001 0,001 0,003 0,022 0,001 0,002 0,014 0,002 0,001 0,001 - - - - - - - Примечание. bdl Note. bdl - below - ниже предела обнаружения. detection limit. Помимо вольфрама, значимой примесью в рутиле Каральвеемского месторождения является ниобий. Согласно экспериментальным исследованиям, ниобий сильно совместим в рутиле с высокими значениями коэффициентов его распределения между минералом и расплавом или флюидом [Horng, Hess, 2000; Green, Adam, 2003; Klemme et al., 2005]. Этот факт подтверждается природными рутилами с повышенными концентрациями ниобия, присутствующих в кимберлитах, карбонатитах, эклогитах [Haggerty, 1991; Doroshkevich et al., 2007; Соболев и др., 2011; Chebotarev et al., 2017]. Наиболее высокие содержания ниобия в рутиле отмечаются в редкометальных гранитах [Cerny et al., 1999; 2007; Aurisicchio et al., 2002; Okrush, 2003]. Таким образом, наличие примесей вольфрама и ниобия, вероятно, может служить косвенным признаком возможной связи золотого оруденения с гранитоидным магматизмом. Состав примесей в минерале может быть также полезен с практической точки зрения. Проведенные исследования шлиховых ореолов рутила речных и ледниковых отложений вокруг различных типов рудных месторождений показали, что второстепенные элементы в рутиле могут отражать рудные ассоциации месторождений и являться новым и важным инструментом геохимических поисков потенциально значимых различных типов рудных месторождений. Например, рутил из вулканогенных медно-цинковых сульфидных месторождений содержит Sn (иногда W и/или Cu) [Clark, Williams-Jones, 2004]. В минерале месторождений золота всегда присутствует примесь W, а в наиболее крупных и экономически значимых о о о > + Ьн + 100 100 80 60 40 20 а /уклон=2 / 0 / /о / # 0 / Ъ/ уююн=1 0 ^/о У ^ Ц/ Г 1 1 1 1 1 1 1 1 1 20 40 60 (Nb+W)*1000 80 месторождениях рутил также содержит Sb и/или V [Rice et al., 1998; Clark, Williams-Jones, 2004; Scott, Radford, 2007; Scott et al., 2011; Agangi et al., 2019]. В составе рутила некоторых Pd-Ni-Cu месторождений отмечены Ni и Cu [Clark, Williams-Jones, 2004]. Рутил, связанный с Cu и Cu-Au порфировыми типами месторождений, как правило, характеризуется повышенными количествами W, Cu (иногда V) [Clark, Williams-Jones, 2004; Scott, Radford, 2007]. Поскольку рутил является типичным акцессорным минералом руд месторождения Каральвеем и всегда содержит примесь вольфрама, ниобия и ванадия, это дает возможность его использования для поисков и разведки новых месторождений золота Каральве-емского типа на северо-востоке России. Замещение катионов в рутиле может происходить согласно следующим схемам гетеровалентного изоморфизма [Urban et al., 1992; Scott, Radford, 2007; Резницкий и др., 2016]: (1) (Fe, V, Cr, Al)3+ + (Nb, Sb, Ta)5+ 2Ti1+ (2) (Fe, V, Cr, Al)3+ + W6+ 3Ti4+ (3) V4+ Ti4+ Согласно данным A.J. Urban и соавт. [1992], при удовлетворительном соотношении разновалентных катионов, составы рутилов будут располагаться между линиями с уклоном 1 и 2 (рис. 5, а, b). 100 60 о о о *

Скачать электронную версию публикации