Минералого-генетические особенности тяжелой фракции россыпи р. Малая Нестеровка (Приморский край) по данным микрозондового анализа

Геологическое строение и характеристика россыпи

Россыпное месторождение р. Малая Несте­ровка расположено в пределах Фадеевского рудно-россыпного узла (юго-запад Приморского края). В геологическом плане узел характеризуется широким распространением палеозойских (силурийских, пермских) магматических (преимущественно интрузивных) образований по сравнению с осадочными и вулканогенно-осадочными комплексами, сохранившимися лишь в межразломных впадинах и между крупными плутонами. В низах стратифицированного разреза Фадеевской площади распространены базальтово-­кремнисто-туфогенные, кремнисто-­глинистые, аргиллитовые и туфогенно-­песчаниковые отложения (кордонкинская свита, S1–2), а также алевро-­песчано-сланцевые толщи, чередующиеся с вулканогенными накоплениями кислого и среднего составов, содержащими прослои известняков (решетниковская свита, Р1–2). Породы вулканогенно-­терригенного комплекса вблизи юго-западной и восточной границ узла прорваны крупными массивами гранитоидов позднепермского (γР2) и среднепалеозойского (γРz2) возрастов. Силурийские (послекаледонские) интрузивы представлены мелкими телами габбро-­диабазов, базит-гипербазитов и диоритов, преобладают поздние фазы внедрения. Все комплексы пород интенсивно дислоцированы в меридиональном и северо-восточном направлениях при крутом падении пластов на запад и прорваны крупными массивами гранитоидов. Их кровля полого наклонена на запад, в ней отмечается обилие малых интрузий и даек гранитов, гранодиоритов, порфиров и порфиритов. Он представляет собой традиционный золото-платиноидный район, где с начала прошлого века отрабатывались россыпи в аллювии рек Фадеевка и Золотая, связанные с размывом гранитоидов и черносланцевых толщ соответственно. К настоящему времени промышленные россыпи в основном отработаны (рис. 1) [1][2], что повышает ценность детальных минералого-­геохимических исследований, проведенных на россыпи р. Малая Нестеровка, и позволит разработать критерии прогнозирования скрытого оруденения не только в пределах Фадеевского узла, но и на других объектах страны. Исследуемая россыпь представляет собой комплексный источник золота и является сложной геологической системой, аккумулирующей информацию о составе возможных коренных источников питания россыпи р. М. Нестеровка [3][4][7].

Долина реки Малой Нестеровки расположена в области юго-западного окончания (р. Нестеровки) в зоне развития миоценовых отложений устьсуйфунской свиты, представленных светло-­серыми и пестро-­цветными глинами, песчано-­гравийно-галечным материалом с повышенным содержанием золота. В современном рельефе свита почти полностью эродирована и слагает лишь мелкие разрозненные эрозионные останцы плиоценовых террас. Долина имеет асимметричный корытообразный профиль шириной 300–450 м. Горное обрамление долины сложено осадочными породами кордонкинской свиты нижнего силура и интрузивными комплексами верхнепермского возраста (диориты, габбро-­диориты, габброиды).

Мощность аллювия р. М. Нестеровка колеблется от 3,0 до 6,0 м. В разрезе рыхлых отложений можно выделить 3 слоя: 1) верхний — супеси, суглинки коричневого, буровато-­серого цвета, фациально замещающиеся темно-­серым алевропилитом, включающим слаборазложившиеся растительные остатки, линзы и прослои гравийно-­супесчаного материала; мощностью до 2 м; 2) средний — хорошо выдержанный по мощности и по простиранию слой валунно-­галечно-галечных отложений с супесчаным заполнителем серого, коричневато-­серого цвета; отложения обводнены, слабо связаны, обломочный материал преимущественно средней окатанности; мощность 1–3 м; 3) предплотиковый слой, отличающийся повышенным содержанием глинистой фракции, представлен валунно-галечными отложениями, связанными суглинком с примесью грубо окатанного обломочного материала; отложения слабо обводнены; цвет коричневый, коричневато-­серый до серовато-­желтого; мощность 0,5–1,5 м. Золотоносный пласт четко выражен, приурочен к основанию аллювия и верхней части плотика, его мощность варьирует от 0,4 до 2,0 м. Ширина россыпи изменяется от 20 до 180 м (в среднем 85 м).

Тяжелая фракция россыпи (шлих) является концентратором химически и механически устойчивых минералов и служит ключевым объектом для решения задач металлогенического анализа и прогноза коренных проявлений на изучаемой россыпи [7][9]. Основной минералого-­геохимический интерес представляет комплексный состав шлихов россыпи р. М. Нестеровка, в которой, согласно предварительным данным, присутствуют минералы, относящиеся к разным генетическим типам благороднометалльной минерализации. Состав самородного золота является прямым индикатором условий его образования в коренных источниках, однако в гипергенных условиях россыпеобразования, оно может претерпевать значительные изменения под воздействием химических, биохимических и сорбционных процессов [13]. Применение современных методов микроанализа, таких как растровая электронная микроскопия с энергодисперсионной спектроскопией (SEM-EDS), позволяет с высокой точностью определять элементный состав отдельных зерен, выявлять микропримеси и диагностировать поверхностные образования, невидимые при оптическом изучении.

Целью данной работы является минералого-­геохимическая характеристика самородного золота и их минералов-­спутников в магнитной, электромагнитной и тяжелой фракциях россыпи р. М. Нестеровка на основе данных микрозондового анализа и сканирующей электронной микроскопии для реконструкции возможных типов коренных источников питания и последующих постседиментационных процессов, происходящих в россыпной системе.

Методы исследования

Исследования проведены на материале шлиховых проб, отобранных одним из соавторов статьи (Медведевым Е.И.) в ходе работ участковым геологом в ООО «Якком» на россыпи р. М. Нестеровка. Отбор и обработка проб осуществлялись по стандартной методике шлихового опробования [4]. Исходные пробы отмывались на лотке, после чего проводилось разделение концентратов с использованием магнитной и электромагнитной сепарации на три фракции: магнитную, электромагнитную и немагнитную. Первичный минералогический контроль проводился под бинокулярными микроскопами МБС-10 и Nikon SMZ 465. Для детального микрохимического исследования методом SEM-EDS были отобраны индивидуальные зерна золота, сульфидов и других минералов — спутников благородных металлов. Анализ выполнялся в ЦКП ДВГИ ДВО РАН на микрорентгеноспектральном анализаторе JXA-8100 (Jeol) и сканирующем электронном микроскопе Carl Zeiss EVO 50 XVP с энергодисперсионным спектрометром INCA Energy 350. Всего выполнено более 100 микрозондовых и 200 полуколичественных анализов для более чем 50 зерен золота и 80 сопутствующих минералов. Количественная обработка включала ZAF-коррекцию и пересчет в атомные пропорции для расчета структурных коэффициентов хромитов (Cr#).

Результаты и обсуждение

Золото россыпи р. Малая Нестеровка характеризуется широким диапазоном размеров и морфологических типов. Преобладают фракции 0,25–0,5 и 0,5–1,0 мм, на которые суммарно приходится около 75 мас.% золотин (рис. 2). По морфологии выделяются три группы:

1) окатанные комковидные зерна со следами длительного переноса: сглаженными формами и многочисленными микроударными структурами на поверхности;

2) пластинчатые зерна со средней степенью окатанности и загнутыми краями, часто образующие сростки различного размера. Их форма обусловлена как внутренней кристаллографической ориентировкой, так и механической деформацией в процессе транспортировки;

3) ажурные («дендритовидные») зерна, вероятно, близкие к рудному (мало транспортированному) облику. Их сложная форма может указывать на кристаллизацию в условиях быстрого пересыщения или агрегацию наночастиц золота в гипергенных условиях [11]. Поверхность золотин обычно неровная, ямчатая, часто покрыта тонкими пленками гидроокислов железа, глинистых и углеродистых минералов, заполняющих микрокаверны, трещины и неровности рельефа (рис. 3).

Геохимические типы самородного золота

Применение микрозондового анализа позволило установить, что основная примесь в золоте — это серебро. Присутствует ртутистое золото с содержанием ртути от 1 до 5 мас.%. Необычно присутствие для изучаемой россыпи золота с примесью ртути (до Hg — 9,7 мас.%), в котором полностью отсутствует серебро, встречаются знаки золота с примесью меди, но ее примесь в целом незначительна и колеблется от 0,2 до 0,8 мас.%. Помимо этого, необычным является появление знаков золота, отобранных из плотика россыпи, в котором встречается примесь рубидия (Rb до 1,5 мас.%) и урана (U — 1,98 мас.%). Во всех анализах золота присутствует повышенное содержание C и O и сопутствующих элементов: Al, Fe, N и Cl. Это указывает на формирование на поверхности золотин вторичных органо-­минеральных и/или углеродных пленок.

Анализ зерен золота выявил значительную вариацию составов золота и серебра и наличие аномальных (нехарактерных) микропримесей U, Rb, Hg, Cu и т. д., а также сопутствующих им минералов-­спутников, описание которых приводится ниже. Это позволило в соответствии с классификацией Н.В. Петровской [5] выделить четыре геохимических типа золота (табл. 1).

Тип I — высокопробное. Преобладающий тип золотой минерализации с низким содержанием серебра, что характерно для золота метаморфогенных или глубинных магматогенных гидротермальных систем, бедных серебром, таких как золото-­кварцевая формация [3]. В целом его состав соответствует золоту из коренных месторождений, связанных с процессами регионального метаморфизма или гранитным магматизмом.

Тип II — уран-рубидиевое. Уникальная ассоциация, имеющая важное прогнозно-­поисковое значение. Присутствие урана является прямым указанием на пространственную и генетическую связь с урановой минерализацией. Аналоги золота с ураном известны в золото-­урановых конгломератах Витватерсранда и некоторых гидротермальных месторождениях в кислых породах [10]. Примесь рубидия — крайне редкое явление для самородного золота. Рубидий может быть, как захвачен золотом в условиях интенсивного калиевого метасоматоза (березитизация), так и быть связанным с флюидами специализированных щелочных магматических комплексов. Данный тип золота указывает на возможное существование в области сноса уникальной золото-уран-редкометалльной минерализации.

Тип III — ртутьсодержащее. Присут­ст­вие рту­ти мо­жет быть как первичным признаком низко­темпе­ратурного золото-ртутного или золо­то-сурь­мяно-ртутного оруденения [4], так и результатом вторичного гипергенного обогащения. Равномерное распределение Hg (~3,36 мас.%) в объеме зерен может указывать на сингенетичную примесь. В то же время обогащение ртутью до 9,70 мас.%, особенно в краевых частях зерен, является классическим признаком гипергенного осаждения ртути на золото в россыпной среде. Особый интерес представляет золото, в котором ртуть присутствует при полном отсутствии серебра, что может указывать на специфические условия формирования — глубинные углеродитые флюиды [1][2].

Тип IV — углеродистое. Повышенные содержания C и O, а также сопутствующих Al, Fe, N и Cl связаны не с внутренней примесью, а с формированием на поверхности золотин вторичных адсорбционных пленок, содержащих органическое вещество (гуминовые кислоты) и глинистые минералы. Этот процесс сорбции широко распространен в органо-­обогащенных отложениях и значительно влияет на миграцию и пассивацию золота в гипергенных условиях [13][14]. Практически все изученные зерна в той или иной степени несут признаки такого поверхностного изменения.

Минералы-спутники благороднометалльной минерализации и их генетическая интерпретация

Хромшпинелиды — представлены в шлихе зернами субмикронного размера правильной — дипирамедальной и неправильной форм преимущественно темно-­серого и до темно-­зеленого цвета. Согласно данным микрозондового анализа выделяются два принципиально различных типа хромитов (табл. 2). Тип 1 «богатый»: Cr₂O₃ до 47,4 мас.%, MnO ~13,7 мас.%, Cr# = 0,99. Высокое содержание марганца и ванадия, а также экстремально высокий коэффициент Cr# являются типоморфными признаками хромшпинелидов из высокодифференцированных дунитов офиолитовых ассоциаций или расслоенных интрузий. Тип 2 «обедненный»: пониженное содержание Cr₂O₃ (27,5 мас.%), высокое SiO₂ (18,5 мас.%), Cr# = 0,95. Является продуктом глубокого гипергенного преобразования первичных хромитов в коре выветривания с активным выносом Al и Mg и привносом кремнезема. Экстремально высокие значения Cr# (0,95–0,99) указывают на формирование первичных хромитов в высокодифференцированных ультраосновных породах (дунитах), подвергшихся интенсивному метасоматозу. Это однозначное указание на мантийный, ультраосновной источник [15].

Платиноиды и бадделеит

В шлихах тяжелой фракции обнаружен ми­не­рал пла­ти­но­вой группы состава Pt — 53,97 мас.%, As — 41,26 мас.%, Te — 0,72 мас.% S — 0,26 мас.% — cперрилит (PtAs₂): присутствие в нем микропримесей Te и S подтверждает его магматогенную природу и связь с сульфидными расплавами ультраосновных-­основных комплексов [2][8]. Сперрилит является главным минералом платины в дунитах и хромититах.

Циркониевые минералы. В тяжелой фракции идентифицирован редкий акцессорный минерал бадделеит (ZrO₂) — его железистая разновидность (ферробадделеит) имеет состав: Zr — 54,94 мас.%, O — 38,63 мас.%, Fe — 6,87 мас.%, где железо изоморфно замещает цирконий в кристаллической решетке. Стабильность бадделеита, а не циркона (ZrSiO₄) однозначно указывает на кристаллизацию из кремнезем-недосыщенного расплава, что характерно исключительно для ультраосновных-основных пород [12]. Помимо этого, рассчитанный для хромитов коэффициент хромистости (Cr# = Cr / (Cr + Al)) составляет 0,99 для первичных разностей (табл. 1). Столь высокие значения Cr# характерны для хромшпинелидов из дунитов, сформировавшихся в условиях высоких степеней плавления мантийного вещества, и являются типоморфным признаком офиолитовых ассоциаций или дифференцированных расслоенных интрузий. В сочетании с находками сперрилита и бадделеита данный парагенезис однозначно указывает на наличие в области питания россыпи ультраосновного-­основного магматического комплекса, перспективного на платиноиды и хромиты [2][12][15].

Сульфиды

Присутствие неизмененных зерен борнита (Cu — 75,75 мас.%, Fe — 9,44 мас.%, S — 14,82 мас.%) и пирротина (Fe — 43,03 мас.%, S — 48,47 мас.%) и их совместное нахождение указывает на наличие в области сноса высоко- и или среднетемпературного рудного объекта, вероятно, скарнового или медно-порфирового типа. Сохранность химически неустойчивого в гипергенных условиях борнита является важным поисковым признаком, определяющим расстояние транспортировки первыми километрами, и свидетельствует о близости коренного высоко- и/или среднетемпературного источника [3][9].

На основе комплексного анализа данных предложена возможная модель формирования россыпи за счет размыва нескольких полигенных источников: Ультраосновной-­основной магматический комплекс (расслоенная интрузия или офиолитовый аллохтон?). Среднетемпературная золото-кварцевая гидротермальная система — источник высокопробного золота (тип I), характерного для многих месторождений Сихотэ-Алиня. Низкотемпературная золото-­ртутная (сурьмяно-­ртутная) минерализация. Источ­ник ртутистого золота (тип III). Наличие таких проявлений согласуется с общей металлогенической специализацией региона [6]. Специализированная золото-уран-редкометалльная формация. Уникаль­ный источник золота с примесями U и Rb (тип II), ранее неизвестный в районе исследования. Его выявление представляет значительный научный и поисковый интерес.

Заключение

Россыпь р. Малая Нестеровка характери­зуется комп­лекс­ным полимиктовым соста­вом тя­же­лой фракции, указывающим на мно­жест­венные ис­точники питания. На осно­ве микро­зондового анализа выделены четыре гео­химических типа самородного золота: высокопробное, уран-рубидиевое, ртутьсодержащее и углеродистое. Выявление золота с содержанием U и Rb свидетельствует о наличии в регионе ранее неизвестной золото-уран-редкометалльной минерализации. Обнаружение ассоциации сперрилит + высокохромистый шпинелид (Cr# = 0,99) + бадделеит является неоспоримым доказательством размыва ультраосновного-основного магматического массива, вероятно, расслоенной интрузии. Широкое развитие органоминеральных пленок на золоте и гипергенно измененных хромитов отражает активность постседиментационных процессов в россыпи. Близость коренных источников подтверждается сохранностью неустойчивых сульфидов (борнит) и определяет высокие перспективы выявления первичного оруденения в непосредственной близости от россыпи р. М. Нестеровка.