Кольцевые и линейные золоторудные районы Зимбабве и оценка остаточных ресурсов золота

Кратон Зимбабве является классической золоторудной провинцией позднего архея [1][5][7][9—11][18][20]. К 2020 г. здесь добыто порядка 2500 т золота.

Несмотря на длительную историю эксплуатации и изучения региона, остаются неясными ранги золоторудных образований на уровне районов и полей. Важным вопросом является оценка остаточных ресурсов коренных месторождений золота провинции. Этим вопросам посвящена данная статья.

Фактический материал и методы исследований

Фактической основой проведенного анализа региональной позиции золотой минерализации Зимбабве послужили прежде всего две карты масштаба 1:1 млн — геологическая, изданная в 1986 г., и карта минеральных ресурсов по месторождениям золота Зимбабве, выпущенная в 1988 г. Также учтена весомая статья [6] по характеристике месторождений золота Зимбабве. Использованы данные по месторождениям золота Зимбабве, опубликованные в работах отечественных [3][7] и зарубежных [8—11][14][15][18][20] авторов, посвященных геологии, минеральному составу и строению месторождений золота в древних зеленокаменных поясах Зимбабве. Использованы данные анализа аэромагнитной съемки, представленные в публикациях R.T. Ranganai [23].

Главным методом при анализе рудных месторождений золота был рудно-формационный анализ, разрабатываемый российскими учеными А.В. Волковым, Ф.И. Вольфсоном, Н.А. Горячевым, А.Б. Кажданом, М.М. Константиновым, В.Н. Котляром, Е.М. Некрасовым, А.А. Сидоровым, В.И. Старостиным и др. Важнейшим принципом этого анализа является выделение рангов рудных образований от рудных тел, рудоносных зон, месторождений, рудных полей, узлов и районов до рудной провинции. Использовались принципы фрактального анализа природных образований, которые применяются при выборе участков детализации в процессе разведки месторождений, в том числе и золоторудных, что изложено в работах П.И. Кушнарева. Авторы в полной мере использовали возможности современных геоинформационных систем, собрав базу прежде всего картографических данных в Quantum GIS проекте. Для анализа аэромагнитных данных использованы современные методики и традиционные способы их геологической интерпретации.

Для анализа остаточных ресурсов золота в районах Зимбабве применено правило Ципфа — Лотке — Брэдфорда по соотношению в определенном рудном районе выдающегося редчайшего события в виде крупного месторождения, весьма редких событий — средних по запасам месторождений и достаточно редких — мелких рудных объектов. При этом авторы отдают отчет в том, что в таком анализе очень важны весьма хорошая опоискованность территории и факт наличия наиболее крупного объекта. По отношению к месторождениям золота такой объект принят с запасами, превышающими 100 т металла; соответственно, к средним отнесены месторождения с запасами от 10 до 50 т, к мелким — от 1 до 10 т.

Результаты

Архейский кратон Зимбабве ограничен с севера и северо-запада протерозойским поясом Замбези, на юге — архейским поясом Лимпопо, на западе перекрыт осадочным чехлом от протерозоя до триаса и мела. По имеющимся геологическим картам в кратоне выделено 10—15 крупных зеленокаменных поясов, расположенных на гранито-гнейсовом архейском основании [6][8][10][22].

В настоящее время в рассматриваемом регионе осваивается около 500 главным образом мелких месторождений золота, известны три крупных с запасами более 50 т и более двух десятков средних по запасам от 10 до 50 т месторождений.

В Зимбабве известные рудные районы выделены по отдельным зеленокаменным поясам или их частям [12][16][22]. По площадным размерам в ряде случаев они соответствуют рудным полям гидротермальных месторождений.

Контуры зеленокаменных поясов на геологических картах территории Зимбабве показаны в соответствии с конформными границами стратифицированных образований (железистых кварцитов, конгломератов, брекчий, покровов коматиитов, базальтов и андезитов и силлов ультрабазитов). Все эти породы дешифрируются по данным аэромагнитной съемки [23], что подтверждает надежность картирования.

На региональной и более крупномасштабных геологических и тектонических картах и схемах отчетливо видно, что отдельные зеленокаменные пояса имеют линейные, дуговые и почти полные кольцеобразные формы.

В ряде случаев сближенные зеленокаменные пояса достаточно уверенно объединяются в крупные кольцевые структуры с поперечными осями примерного диаметра от 50 до 140 км. Их внешние контуры проведены по покровам метавулканитов, примыкающим к ультрабазитам групп Себаквиан и Булавайан. Выделено пять таких структур с северо-востока на юго-запад: Дарвин, Шамва, Мидлендс, Булавайо и Гванда (рис. 1).

Самая северная из них, названная по региону Дарвин, имеет наименьшие размеры овала порядка 50×70 км с широтной осью. Она контактирует с кольцевой структурой Шамва, совпадающей с зеленокаменным поясом Шамва-Салисбури (Шамва-Хараре). Эта структура наиболее ярко выделяется как овал, вытянутый на северо-восток с размерами 60×70 км.

В структуру Мидлендс с осями 100×110 км вошли зеленокаменные пояса Кью-Кью, Гвело и собственно Мидлендс. Этот овал вытянут по меридиану. Западнее структуры Мидленс намечается еще один район, в котором образования гранит-зеленокаменных поясов по большей части перекрыты чехлом протерозойских отложений. Он непосредственно граничит с Мидлендс.

Наиболее крупная кольцевая структура Булавайо с условными диаметрами 150×140 км объединяет пояса Булавайо-Буби, Селюкве и Белингве. Ее длинная ось простирается на северо-запад. Надо отметить, что в центральной части данной структуры находятся метавулканиты и метаосадочные породы с дуговыми силлами ультрабазитов (район г. Инзиза). Они слагают полуовал с размерами примерно 20×30 км и отражают внутреннюю кольцевую форму. Они, вероятно, сохранились от последующей эрозии.

Южная кольцевая структура Гванда с размерами 50×70 км объединяет пояса Гванда и Южная Гванда. Она тоже включает внутренний зеленокаменный пояс.

Кольцевые структуры Булавайо, Мидлендс и Гванда касаются друг друга.

Зеленокаменные пояса, сложенные, главным образом, базальтовыми покровами, характеризуются низкими, относительно сглаженными значениями магнитного поля [19], которые искажаются в пределах пояса интенсивными аномалиями с амплитудами до тысяч нанотесл, источниками которых являются коматииты, железистые кварциты и ультраосновные породы. Это можно продемонстрировать на примере выделенного рудного района Булавайо (рис. 2). Здесь интенсивные положительные аномалии приурочены к ультраосновным породам.

Поскольку в зеленокаменных поясах распространены покровы и субвулканические тела кислых вулканитов, а в центральных и краевых частях выделенных кольцевых структур развиты посттектонические граниты, являющиеся составной частью гранит-зеленокаменных поясов позднего архея, то эти структуры предлагается рассматривать как вулкано-плутонические образования центрального типа.

У подножия таких купольных подводных сооружений накапливались покровы основного, среднего, реже кислого состава, шлейфы лахаров, слагающих агломераты и брекчии и пролювиальные конгломераты, и песчаники, хорошо описанные в зеленокаменном поясе Белингве [4][17].

Интересно, что центры выделенных кольцевых вулкано-плутонических структур располагаются примерно на одной северо-восточной оси. В целом они маркируют центральную часть крупного овала с размерами 800×650 км, выделенного в качестве тектоноконцентра Зимбабве [2]. В этой связи выделенные кольцевые структуры представляются фрактальной составляющей регионального овоида — золоторудной провинции кратона Зимбабве. Поэтому их можно рассматривать в качестве золоторудных районов.

При этом следует отметить, что бóльшая часть вулкано-плутонических структур сложена гранито-гнейсами фундамента и не содержит месторождений золота. Это противоречит принципу выделения рудных районов как совокупности сближенных рудных полей и месторождений. Однако в подтверждение выделения таких рудных районов надо иметь в виду два существенных обстоятельства. Во-первых, в центральных частях структур Булавайо и Гванда находятся фрагменты зеленокаменных поясов, в которых имеются месторождения золота. Во-вторых, в центральной части вулкано-купольных структур распространены позднеархейские гранитоиды, в которых можно ожидать порфировые месторождения золота.

Выделенные вулкано-плутонические структуры, вероятно, унаследованы от архейских гранито-гнейсовых куполов — овоидов и отражают влияние мантийных плюмов позднеархейского возраста [21].

Обращая внимание на присутствие по краям кольцевых структур клиноподобных выступов метавулканических и метаосадочных пород зеленокаменных поясов, можно предположить, что они указывают на древние зоны разломов. Они также отчетливо маркируются и дайками ультрабазитов. Возможно, отражают конседиментационные нарушения, контролировавшие тектоно-вулканогенные впадины. Позднее эти нарушения подновлялись и могли служить путями миграции золотоносных флюидно-гидротермальных растворов.
В кольцевой структуре Шамва такие клиновидные выступы маркируют разломы северо-восточного (г. Нортон и г. Шамва) и меридионального (г. Мтепатепа) простирания. В узле их пересечения локализованы упомянутые граниты. В структуре Мидлендс имеются три крупных клиновидных выступа, которые трассируют меридиональный разлом (г. Гадзема на севере и г. Селукве на юге) и широтное нарушение (г. Ределифф на западе). В кольцевой структуре Булавайо такой выступ расположен на юго-востоке. На юге структуры Гванда такой выступ с телами ультрабазитов маркирует меридиональный разлом.

Отмеченные клиновидные формы подчеркивают значение региональных северо-восточных, меридиональных и широтных нарушений рифтогенного типа этапа становления древних гранит-зеленокаменных поясов. Они, очевидно, были важными структурами, контролировавшими золотую минерализацию. Крупные меридиональные и ССВ нарушения в виде систем взбросо-сдвигов нарушают западные и восточные фланги кольцевых структур Мидлендс, что показано в работах [9][13].

В кратоне Зимбабве линейные зеленокаменные пояса целесообразно объединить в три линейных золоторудных района, которые подчиняются региональным разломам cубмеридионального (район Синойя) и северо-восточного простирания (район, объединяющий пояса Буша-Мвези и Форт-Виктория), и район, в который входят пояса верховья р. Шаше и Ози-Уматли.

Данные структуры, очевидно, соответствуют древним рифтовым зонам, в которых накапливались вулканиты, железистые кварциты, терригенные и частично хемогенные и биогенные осадочные породы. Расположение линейных зеленокаменных поясов, так же как отмеченные выше клиновидные выступы от кольцевых структур, подчеркивает значение региональных разломов меридионального, широтного и северо-восточного простирания в локализации золотого оруденения. В этой связи надо сказать, что отмеченные крупные разломы не повторялись в последующие эпохи внедрения Великой Дайки Зимбабве (2,57 млрд лет) и дайковых поясов Себанга (2,61—2,41 млрд лет) [24].

Известные месторождения золота Зимбабве в основном локализованы в трех выделенных кольцевых структурах: рудных районах Мидлендс, Булавайо и Шамва. По данным [6], месторождения сложены кварцевыми жилами (Глоб-Феникс, Голден Валли, Сюрпрайз, Даун и др.), реже зонами прожилкового окварцевания (Кем-Мотор), еще реже — сульфидной вкрапленности (Бар 20, Вубачикве). Руды в основном малосульфидные золотокварцевые.

Важно отметить, что наиболее крупные месторождения золота Глоб-Феникс с запасами 155 т и Кем-Мотор с запасами 150 т локализованы в рудном районе Мидлендс в зоне влияния древних разломов, дуговых фрагментов зеленокаменных поясов и массивов посттектонического гранитоидного комплекса. Похожую позицию занимает крупное месторождение золота Шамва с запасами более 71 т. Представляется, что эти три названных критерия определяют локализацию золоторудных полей в выделенных районах.

Как в кольцевых, так и линейных рудных районах бóльшая часть средних и крупных месторождений золота приурочена к высокоинтенсивным аномалиям магнитного поля или соседствует с ними.

Для оценки остаточных перспектив провинции проведено ранжирование золоторудных месторождений. Учтены данные, отраженные на карте 1988 г. [16] и изложенные в статье [6], включая мелкие (от 1 до 10 т), средние (10—50 т) и крупные (более 50 т) месторождения (табл. 1).

В целом для провинции получились следующие соотношения: мелких месторождений имеется 111, средних по запасам — 24, крупных — 3. Для построения корректной гистограммы и экспоненциальной зависимости, согласно правилу Ципфа, явно не хватает конкретных данных по запасам золоторудных объектов. И для всей провинции, кажется, все ранги полностью заполнены, поскольку в среднем, по правилу Ципфа, для рудных месторождений соотношение такое: на один крупный объект приходится от 4 до 7 или 9 средних по запасам и от 44 до 99 мелких месторождений.

Однако если рассматривать правило Ципфа для выделенных районов, то явно не хватает десятков мелких месторождений с запасами от 1 до 10 т. В районе Шамва, где известно одноименное крупное месторождение, можно рассчитывать на обнаружение как минимум двух средних месторождений. Также и в трех рудных районах линейного типа.

Следует упомянуть возможность нахождения слепых золоторудных месторождений под чехлом протерозойских отложений на востоке Мидлендс и западнее этого района, где имеются два средних по запасам месторождения Патчвэй и Дални.

Выводы

В заключение надо отметить, что в золоторудной провинции Зимбабве выделены пять золоторудных районов, соответствующих вулкано-плутоническим кольцевым структурам, и три линейных района. Наиболее продуктивными являются кольцевые районы Мидлендс, Булавайо и Шамва. С использованием правила Ципфа в каждом районе оценены остаточные ресурсы рудного золота. Во всех районах можно ожидать открытие десятков мелких объектов. В районе Шамва есть вероятность нахождения средних по запасам месторождений. В наиболее продуктивном золоторудном районе Мидлендс на его востоке и западе следует поставить проблему прогнозирования скрытых под чехлом протерозойских отложений месторождений золота.

Для дальнейшего металлогенического районирования и локализации перспективных площадей в ранге золоторудных месторождений целесообразна детализация важных прогнозных критериев: позднеархейских линейных и дуговых разломов и посттектонических гранитоидов и разработка дополнительных критериев.

Изложенные данные служат основанием положительной оценки перспектив поисков промышленно важных коренных месторождений золота в Зимбабве и проведения их прогноза в выделенных золоторудных районах.

ВКЛАД АВТОРОВ / AUTHOR CONTRIBUTIONS

Игнатов П.А. — выделил рудные районы кольцеобразной и линейной формы, приуроченные к соответствующим по конфигурации зеленокаменным поясам, внес вклад и подготовил текст статьи, провел сбор, обработку и анализ геолого-геофизических данных и создание графической информации, подготовил текст статьи, утвердил публикуемую версию статьи и согласен принять на себя ответственность за все аспекты работы.

Малютин С.А. — внес вклад в разработку концепции статьи, добавил и отредактировал текст статьи, окончательно утвердил публикуемую версию статьи и согласен принять на себя ответственность за все аспекты работы.

Иванов А.А. — проработал вопросы магниторазведки и аэроразведки, внес вклад в создание графической информации.

Десяткин А.С. — внес вклад в разработку, предоставил геологические данные, карты, схемы, табличный материал.

Ланчак М.М. — внес вклад в создание графической информации, выполнил перевод на английский язык.

Petr A. Ignatov — identified ore areas of ring-shaped and linear shape, confined to greenstone belts corresponding in configuration, contributed and prepared the text of the article, collected, processed and analyzed geological and geophysical data and created graphic information, prepared the text of the article, approved the published version of the article and agrees to accept responsibility for all aspects of the work.

Sergey A. Malyutin — contributed to the development of the concept of the article, added and edited the text of the article, finally approved the published version of the article and agrees to accept responsibility for all aspects of the work.

Andrey A. Ivanov — worked on issues of magnetic prospecting and aerial prospecting, contributed to the creation of graphic information.

Alexey S. Desyatkin — contributed to the development, provided geological data, maps, diagrams, tabular material.

Maxim M. Lanchak — contributed to the creation of graphic information and translated into English.