Физические свойства пород, метасоматитов и руд на месторождении золота Тунанца, Эквадор

Эпитермальные месторождения представляют собой значительные источники золота, включая крупные месторождения мирового класса, связанные с фреатомагматическими и гидротермальными брекчиевыми трубками, такие как месторождение Акупан (Филиппины) с добычей более 200 тонн золота [12] и Крипл-­Крик (США) с извлечением более 810 тонн золота [16], Ладолам (Папуа — Новая Гвинея) с более чем 1400 тоннами золота [7]. Все они связаны с Тихоокеанским рудным поясом, включая мелко-среднее по запасам месторождение Тунанца. Оно также локализовано во фреатомагматической брекчиевой трубке [2][3].

В основе интерпретации геофизических данных при поисках рудных месторождений как эффективного инструмента лежит определение физических свой­ств пород, метасоматитов и руд по образцам. Для эпитермальных и порфировых месторождений золота важное значение также имеет характерная метасоматическая зональность [1][10][20]. Кроме того, ферромагнитные минералы, такие как магнетит и пирротин, могут быть широко распространены в золоторудных месторождениях, даже входя в состав руд [5][19] или являясь частью вмещающих пород глубинных зон, связанных с порфирами [1][19][20], что влияет на изменения магнитной восприимчивости пород. К этому надо добавить существенную корреляцию между данными магнитометрии и гидротермальной метасоматической зональностью [6][9][14], а также увеличение плотности в перспективных зонах. Однако каталог данных по геофизическим свой­ствам пород, аномалиям и изменениям в анализе пространственного распределения весьма ограничен, что подчеркивает важность разработки исследований, позволяющих установить эти свой­ства для пород, связанных с золоторудными месторождениями, такими как Тунанца. Результаты таких исследований следует учитывать при интерпретации полевых геолого-геофизических данных на этапе поисково-­оценочных работ.

Материалы и методы

Исследование основано на данных геолого-­структурного анализа и изучения более чем 500 образцов пород, руд и метасоматитов, отобранных из поверхностных обнажений и более чем 3000 м задокументированных эксплуатационных, разведочных и поверхностных выработок месторождения золота Тунанца.

Петрографические и минералогические исследования включали макроскопическое изучение 315 образцов с месторождения Тунанца.

Оптическая микроскопия. Изучено 96 образцов, из которых 47 прозрачных шлифов и 10 аншлифов соответствовали фрагментам руды и пробам из обогащенной зоны; остальные 39 прозрачных шлифов относились к породам и метасоматитам. Исследования проводились на микроскопе Axioscope-5, оборудованном цифровой камерой и компьютером с программным обеспечением SIAMS на кафедре геологии месторождений полезных ископаемых геологоразведочного факультета Российского государственного гео­ло­го­раз­ве­доч­но­го университета имени Сер­го Орджо­ни­кид­зе (РГГРУ — МГРИ).

Физические параметры. Проанализировано 335 образцов, получены данные по плотности, магнитной восприимчивости и удельному электрическому сопротивлению. Анализы выполнены с использованием гидростатических весов, каппаметра Model KT-5 серия 7088 и Terrmоmmeter E6–3. Исследование проводилось на кафедре геофизики геофизического факультета Российского государственного гео­лого­раз­ведоч­ного университета имени Серго Орджони­кидзе (РГГРУ — МГРИ).

Анализ пространственного распределения физических параметров (плотности, магнитной восприимчивости и удельного электрического сопротивления) на исследуемой площади выполнен с использованием плагина Smartmap 1.5 для QGIS и метода интерполяции кригинга. Согласно [8][21], данный метод соответствует условиям настоящего исследования, поскольку данные характеризуются пространственной автокорреляцией, а сеть опробования является неоднородной: расстояние между пробами варьирует от 1 до 200 м. Анализируемая площадь соответствует полигону 1000 x 600 м, который плане включает крутопадающее тело брекчий, включает минерализованную зону месторождения и простирается до зон контакта брекчий с вмещающими породами, основана на данных 80 отобранных, проверенных и очищенных проб, со схожим размером, высокой целостностью и без признаков гипергенных изменений.

Результаты исследований

Золоторудное месторождение Тунанца, ранее известное как Пиунца, разрабатываемое по лицензии горного общества «Питука II», расположено на юге Эквадора, в провинции Самора-­Чинчипе, в 9 км к юго-востоку от города Самора (78°53’ в. д., 4°07’ ю. ш.), в Кордильере-дель-­Кондор. Район месторождения входит регион рифтогенеза пермо-­триасового возраста [17]. В этом же регионе находятся эпитермальное месторождение Фрута-дель-­Норте, с запасами 9,91 млн унций золота и 15,0 млн унций серебра [17], медно-­порфировый объект Мирадор с ресурсами 609 млн метрических тонн при содержании 0,58% Cu, 3,2 млн унций золота и 22 млн унций серебра [11], скарновое месторождение Намбиха и другие практически не изученные золотоносные зоны, к ним относится и месторождение Тунанца.

Месторождение Тунанца представляет собой мелко-среднезернистое эпитермальное место­рождение, расположенное внутри полимиктовой брекчиевой трубки фреатомагматического про­ис­хождения [2][4], которая прорывает гранитные породы батолита Самора (рис. 1). К югу от рудного поля расположены гнейсы и сланцы формации План-дель-­Осо предположительно неопротерозойско-­палеозойского возраста [15], слагающие останцы кровли над батолитом. На севере обнажаются порфировые андезиты, входящие в состав основания триасовой формации Пиунца [15]; они находятся в контакте с батолитом и также образуют останцы кровли над ним. На северо-­западе и юго-востоке наблюдаются афировые андезиты, залегающие несогласно на формации Пиунца, обрамляющие брекчиевый массив и входящие в состав формации Ла-Сакеа. 

Самора батолит простирается на 200 км в северо-северо-восточном направлении при ширине 50 км и является частью юрского известково-­щелочного вулканического пояса. Батолит состоит из двух различных интрузивных комплексов: 1 — ранний плутон преимущественно однородного состава, сложенный главным образом среднезернистыми гранодиоритами, которые обнажаются к юго-западу от рудного поля в контакте с брекчиями [4]; 2 — поздний комплекс в виде субвулканических интрузий, даек и штоками, образующими купольные структуры среднего или кислого состава, которые пересекают батолит в различных местах [11][17]. Именно они выделяются своей связью с зонами медно-­золотой минерализации [11]. Породы последнего типа относятся к риолитовым кварц-­полевошпатовым порфирам, присутствующим в составе брекчии в виде обломков и неправильных блоков размером более 5 м; они представляют собой реликты гипабиссального тела, внедрившегося в плутонические породы Самора батолита до образования брекчии [2][4].

Брекчии образуют неправильной формы массив с диаметром на поверхности примерно 1,4 км. Контактные поверхности круто падают к центру, что указывает на трубчатую, сужающуюся с глубиной форму. Они представлены преимущественно матриксными брекчиями, содержащими хаотично распределенные обломки разного размера. Их пересекают гидротермальные брекчии в виде субвертикальных прожилков и жил, беспорядочно распределенных в брекчиевом теле. На основании комплекса диагностических признаков эти брекчии относятся к фреатомагматическим [2][4].

Золоторудные зоны представлены двумя формами: первая — минерализованные брекчии с сульфидным цементом, образующие неправильные субвертикальные удлинённые блоки поперечником около 20 м; вторая — тонкие зигзагообразные кварц-­сульфидные жилы мощностью около 2 см, с почти вертикальным падением, протяжённостью до 30 м, расположенные радиально относительно первой формы. В целом минерализация локализована в центральной части брекчиевого тела. Рудные минералы включают пирит, сфалерит, галенит, халькопирит, арсенопирит и, в меньших количествах, другие сульфиды, которые в совокупности составляют более 60%. Нерудные минералы представлены кварцем и поздними карбонатами [2].

Брекчии, вмещающие месторождение Тунанца, являются полимиктовыми и содержат хаотично распределённые обломки разного размера, включающие: риолитовый порфир, базальт, андезит, гранодиорит, черный сланец, гнейс, роговик, андезитовые туфы и, в меньшей степени, другие породы, размер которых слишком мал для точной идентификации. Изучение брекчий месторождения Тунанца позволило определить количественное содержание обломков разного состава (табл. 1). Заметно преобладает кварц-полевошпатовый риолитовый порфир, за которым следуют базальт и андезит. 

Метасоматиты. В рудном поле месторож­де­ния Тунанца установлена последовательность метасоматических изменений: пропилиты, кварц-серицитовые и каолинит-­алунитовые образования, что отражает эволюцию гидротермальных растворов от условий, близких к нейтральным, к более кислым. Оптическая микроскопия позволила исключить присутствие ферромагнитных минералов в руде, а также идентифицировать магнетит, широко распространенный в базальте и в микро­обломках брекчий, принадлежащих к пропилитам. В кварц-серицитовых и каолинит-алунитовых метасоматах в обломках брекчий наблюдается присутствие пирита и сидерита.

Физические свой­ства пород месторождения Ту­нанца, представленных обломками брекчий, имеют различные значения для каждого типа породы (табл. 2). 

Значения физических свой­ств брекчий варьируют в зависимости от степени их метасоматического изменения и присутствия рудных минералов (табл. 3). 

Корреляция между плотностью и магнитной восприимчивостью брекчий является средней или отрицательной, r = –0.63, что интерпретируется как общая тенденция к уменьшению магнитной восприимчивости при увеличении плотности. Корреляция между магнитной восприимчивостью и удельным сопротивлением является отрицательной, r = –0.48, вероятно, вследствие вариабельности значений удельного электрического сопротивления, как и корреляция между плотностью и удельным сопротивлением, которая является отрицательной, r = –0.33, демонстрируя слабую корреляционную зависимость.

Поскольку, как правило, в брекчиях преобладают кварц-полевошпатовые риолитовые порфиры, целесообразно рассмотреть вариации изменений их физических свой­ств. Они варьируют в зависимости от степени их метасоматического изменения и присутствия рудных минералов (табл. 5). 

Коэффициенты корреляции Пирсона для значений физических свой­ств, различно измененных кварц-­полевошпатовых риолитовых порфиров представлены в таблице 6.

Корреляции между плотностью и магнитной восприимчивостью практически нет, r = –0,09. Практически то же надо отметить для корреляции между магнитной восприимчивостью и удельным электрическим сопротивлением, r = 0,20. Однако коэффициент корреляции между плотностью и удельным электрическим сопротивлением является сильной отрицательной, r = –0,71, что интерпретируется как связь между увеличением плотности и уменьшением сопротивления.

Распределение метасоматитов и руд с различными физическими свой­ствами проанализировано в плане и по рельефу участка месторождения Тунанца (рис. 2). 

Обсуждение результатов

Определение физических свой­ств неизмененных пород, метасоматитов и руд, их пространственное распределение относительно рудного тела позволило установить определенные закономерности на месторождении золота Тунанца.

Для каждого типа породы определены базовые значения физических свой­ств, отражающие неоднородность плотности, ключевые особенности магнитной восприимчивости: высокие значения у базальта, средние — у кварц-полевошпатового риолитового порфира и гранодиорита, а также низкое удельное сопротивление руд.

Установлено значительное влияние на изменения физических свой­ств метасоматических изменений и количества рудных минералов в рудовмещающих фреатомагматических брекчиях (см. табл. 3) и риолитового порфира (см. табл. 5). Плотность увеличивается, в то время как магнитная восприимчивость имеет тенденцию к снижению от пропилитов через кварц-серицитовые метасоматиты к рудному телу. Удельное электрическое сопротивление демонстрирует сложные вариации. Коэффициенты корреляции Пирсона (табл. 4, 6) показывают взаимосвязи: для брекчий плотность и магнитная восприимчивость имеют умеренную отрицательную корреляцию (r = –0,63), тогда как для порфира между плотностью и удельным электрическим сопротивлением наблюдается сильная отрицательная корреляция (r = –0,71). Это предполагает различные рудоконтролирующие признаки. В брекчиях присутствие рудных сульфидов ассоциировано с увеличением плотности, что совпадает со снижением магнитной восприимчивости, и, вероятно, является результатом метасоматического замещения ферромагнитных минералов, таких как магнетит, присутствующий в обломках брекчии, возможно, на пирит или сидерит [13][18]. Напротив, в порфире увеличение плотности, связанное с присутствием рудных сульфидов, коррелирует со снижением удельного сопротивления, а не с магнитной восприимчивостью, возможно, из-за того, что в этом типе породы не наблюдалось присутствия магнетита в метасоматитах. 

Анализ площадного распределения метасоматитов и руд с разными физическими свой­ствами позволил установить, что рудное тело идентифицируется как аномалия высокой плотности, низкой магнитной восприимчивости и низкого-­умеренного удельного электрического сопротивления, окружённая зоной меньшей плотности, большей магнитной восприимчивости и меньшего удельного сопротивления, образующей проводящее кольцо. Периферийная пропилитовая зона характеризуется низкой плотностью, высокой магнитной восприимчивостью и удельным электрическим сопротивлением, которое возрастает в направлении более удалённых от руды участков. Эти особенности позволяют определить ключевые поисковые признаки для золоторудных минеральных систем, аналогичных месторождению Тунанца.

Выводы

Определены физические свой­ства различных типов пород, метасоматитов и руд месторождения золота Тунанца. Установлено влияние метасоматических процессов и характера рудной минерализации на изменения этих параметров. Отчетливо проявлена зональность с ростом интенсивности процессов гидротермального изменения от периферийных участков с пропилитами к центральной части рудного тела. Соответственно установлен систематический рост плотности и резкое снижение магнитной восприимчивости. Это изменение связано с метасоматическим замещением первичных ферромагнитных минералов (магнетита в базальтах и обломках брекчий) сульфидами и карбонатами (пирит, сидерит) в сильно минерализованных и обогащенных золотом зонах.

Результаты пространственного анализа распределения физических параметров подтверждают пространственно-зональную корреляцию физических свойств с зонами интенсивного развития метасоматоза и оруденения. Рудная зона выражена аномалией высокой плотности, низкой магнитной восприимчивости и низкого удельного сопротивления, окружённая проводящим ореолом пониженного сопротивления, который, в свою очередь, обрамлён внешним ореолом низкой плотности, высокой магнитной восприимчивости и высокого удельного электрического сопротивления, соответствующим пропилитовой зоне.