CC BY
125
УДК 553.4 (571.56)
РУДНАЯ МИНЕРАЛИЗАЦИЯ Fe-ОКСИДНОГО-Cu-Au (IOCG) ТИПА: ПЕРСПЕКТИВЫ ВЫЯВЛЕНИЯ В ВОСТОЧНОЙ ЯКУТИИ
А.В. Костин1
Институт геологии алмаза и благородных металлов СО РАН, 677891, Россия, г. Якутск, пр. Ленина, 39.
Приведены сведения о новом перспективном типе комплексной благороднометалльной минерализации IOCG-типа и перспективах его выявления на Северо-Востоке России с применением ГИС-технологий.
Библиогр. 15 назв. Ил. 1.
Ключевые слова: ГИС; IOCG; Fe-оксидная-Au-U-Cu; Реп-Юрюинский; Тарынский рудный узел.
ORE IRON OXIDE CU-AU-TYPE MINERALIZATION: PROSPECTS OF EASTERN YAKUTIA
А-V. Kostin
Diamond and Precious Metal Geology Institute SB RAS, 39 Lenin Av., Yakutsk, Russia, 677891.
The paper provides new information on a new promising type of integrated precious metal mineralization by IOCG-type and the prospects of its identification in the North-East of Russia through GIS technologies.
15 sources. 1 figure.
Key words: GIS; iron oxide-Au-U-Cu; Rep-Yuryuinsky; Tarynsky ore node.
Fe-оксидные Au-Cu месторождения.
Фундаментальной проблемой геологии рудных месторождений является прогноз и поиски новых геолого-промышленных типов месторождений благородных металлов. К ним относится большая группа Fe-оксидных Au-Cu комплексных гидротермальных месторождений (IOCG - Iron oxide copper gold ore deposits) с Cu, Au, Ag, U, REE, Bi, Co, Nb, P и др., которые до настоящего времени на Северо-Востоке России неизвестны, а перспективы их обнаружения не изучены.
В зарубежных странах IOCG-месторождения известны достаточно широко [8]. Они имеются в Австралии -Gawler (Olympic Dam, Acropolis, Moonta, Oak Dam, Prominent Hill и Wirr-da Well), Cloncurry (Ernest Henry, Eloise, Mount Elliot, Osborne и Starra), Curna-mona (North Portia и Cu Blow), Tennant
Creek (Gecko, Peko/Juno и Warrego), в Бразилии - Carajas (Cristalino, Ale-mao/Igarapé Bahia, Salobo и Sossego), в Канаде - Great Bear Magmatic Zone (Sue-Dianne и NICO), Wernecke (West Coast skarns), Central Mineral Belt и месторождение Kwyjibo, в Чили - Chilean Iron Belt (Candelaria, El Algarrobo, El Romeral, Manto Verde и Punta del Cobre), в Китае - месторождения Bayan Obo (Inner Mongolia), Lower Yangtze Valley (Meishan и Daye), в Иране - Bafq (Cho-gust, Chadoo Malu и Seh Chahoon), в Мавритании - Akjoujt, в Мексике - Du-rango (Cerro de Mercado), в Перу - Peruvian Coastal Belt (Raul, Condestable, Eli-ana, Monterrosas и Marcona), в Швеции -Kiruna (Kiirunavaara, Loussavaara) и месторождение Aitik, в ЮАР - Phalaborwa и Vergenoeg, в США - Southeast Missouri (Pea Ridge и Pilot Knob), в Замбии - Shimyoka, Kantonga и Kitumba.
Костин Алексей Валентинович, доктор геолого-минералогических наук, заведующий лабораториями геологии и минералогии благородных металлов и геологических информационных технологий, тел.: 84112335856, e-mail: [email protected]
Kostin Aleksei, Doctor of Geological and Mineralogical Sciences, Head of the Laboratories of Geology and Mineralogy of Precious Metals and Geological Information Technologies, tel.: 84112335856, e-mail: [email protected]
Выявление месторождений IOCG-типа началось с открытия в 1975 г. гигантского месторождения Olympic Dam в Австралии (2 млрд. т руды, содержащей 1,1 % Cu; 0,5 г/т Au; 0,4 кг/т UsOs; 0,24-0,45% La+Ce [13]) и в 1987 г. - La Candelaria в Чили (запасы 470 млн т руды со средним содержанием 0,95% Cu; 0,22 г/т Au; 3,1 г/т Ag [11]). Месторождения характеризуются более чем 20% содержанием оксидов железа и дефицитом сульфидов. Рудные тела IOCG-месторождений обычно являются крупнотоннажными, представлены залежами типа «манто» и сложены брекчиями в зоне экзо- или эндоконтакта гранитоид-ных массивов. Месторождения IOCG-типа образуются вблизи щелочных и известково-щелочных интрузий, с которыми также ассоциируют порфировые Cu-Mo или Cu-Au месторождения, Cu-Ag месторождения «манто», U месторождения, гематитовые и Au-PGE руды, полиметаллические Ag-Pb-Zn±Au жилы. Близповерхностное гипергенное обогащение U, Cu и Au может улучшить качество руд до экономически выгодных для отработки, что будет способствовать последующему вовлечению более бедных руд.
Известные IOCG-месторождения отличаются особенностями гидротер-мально-метасоматических изменений, характером рудной минерализации, спецификой геофизических полей, внешними особенностями на ДЗЗ, временем формирования.
1. Гидротермально-метасомати-ческие особенности. Все регионы с IOCG-месторождениями характеризуются крупными площадями метасома-тически измененных пород - от 10 до 100 и более км2, включающих Na(Ca) и K - типы. В большинстве IOCG-районов Na(Ca) изменения распространены на больших (100 и более км2) площадях, значительно превосходящих по площади IOCG минерализацию. Натро-кальциевый метасоматоз мобилизует базовые металлы - Fe, Cu, Pb, Zn [7]. Ключевой особенностью IOCG яв-
ляется ассоциация с высококалиевыми гранитоидами [14]. K-метасоматоз мобилизует Cu, Au, U, REE и др., с ним связывается образование основных объемов магнетита и гематита.
2. Рудная минерализация. Экономически рентабельная рудная минерализация представлена халькопиритом ± борнитом и золотом, локализованными в оксидах железа. Гематиты характеризуют малоглубинные, магнетиты - глубокие уровни минерализации.
3. Геофизические особенности. Массы Fe-оксидов, непостоянное присутствие сульфидов и широкое развитие изменений пород делают IOCG благоприятным объектом для магнитометрических [1, 2], гравиметрических и других видов геофизических исследований. В сочетании с геологическими наблюдениями гравитационные и магнитные характеристики объектов хорошо отражают богатые Fe-оксидами рудные тела.
4. Внешние особенности на ДЗЗ. Использование данных многоспектрального оптико-механического сканирующего радиометра ETM+ позволяет уверенно выделять площади, содержащие Fe-оксидные руды [3, 10]. Комбинация видимых синего (0,45-0,52 цт), зеленого (0,52-0,60 цт) и красного (0,63-0,69 цт) спектров может использоваться для выявления горных пород, богатых двухвалентным (закисным) и трехвалентным (окисным) железом. Также может использоваться тепловой инфракрасный канал (10,40-12,50 цт) для отображения темных минералов с высокой плотностью, к которым относятся массы гематита и гетита.
5. Время формирования месторождений IOCG-типа относительно эволюции Земли не является определяющим фактором [12]. Месторождения образовывались с архея (Salobo и Igarape Bahia) до мезозоя (Chilean Iron Belt) в широком интервале глубин. В отличие от малоглубинных порфировых систем, на больших глубинах магмо-флюидные системы не могут генерировать достаточно механической энергии для дроб-
ления вмещающих пород. В этих условиях IOCG-месторождения с преимущественно магнетитовыми рудами образуют разнообразные приуроченные к разломам залежи или представлены телами скарнов. На малых глубинах IOCG-месторождения выполнены рудными брекчиями (± вкрапленная минерализация), аналогичными гидротермальным брекчиям и системам сульфидных жил, характерных для многих порфировых Cu-Au месторождений.
Предпосылки наличия минерализации IOCG-типа в Восточной Якутии выявлены при ревизии коллекционного материала руд, что позволило некоторые типы их, ранее считавшиеся продуктом окисления сульфидных руд, предположительно отнести к типу IOCG.
В Нюектаминском рудном узле в составе рудной зоны «Позолота» известно штокообразное рудное тело длиной 50 м и мощностью до 26 м, сложенное молочно-белым друзовидным кварцем с гетитовым цементом (рис. 1А) и содержащее золото от 1,2 до 19,8 г/т при содержаниях серебра менее 1 г/т.
В Эндыбальском рудном узле на участке развития эруптивных брекчий Эндыбальского субвулкана найдены брекчиевые руды с гетитовым цементом (рис. 1Б), анализ и картирование этих образований не проводились.
Кыс-Кюельский диорит-гранодио-ритовый плутон содержит разнообразные типы IOCG-подобной минерализации: брекчированный гранодиорит с Fe-оксидным цементом (рис. 1 В) и брекчи-рованный ороговикованный песчаник с Fe-оксидным и сульфидным цементом из зоны экзоконтакта (рис. 1Г).
В полевой сезон 2011 г. в пределах слабоэродированной группы Реп-Юрюинских плутонов (Тарынский руд-но-россыпной узел, Восточная Якутия) было обнаружено обширное поле брек-чированных ороговикованных пород с арсенопиритовым (рис. 1Д) и Fe-оксидным (рис. 1Е) цементом. Во всех типах брекчий обломки имеют округ-
лые формы, что может интерпретироваться как результат растворения в агрессивных гидротермальных растворах. В составе обломков присутствуют граниты ранней фазы и ороговикован-ные породы зоны экзоконтакта. Цвет брекчий зависит от насыщенности гидрооксидами железа и степени изменения в процессе гипергенеза и меняется от серого и темно-серого до разных оттенков коричневого и желто-коричневого. Поле брекчий зоны орого-викования Реп-Юрюинской группы плутонов было опробовано и проанализировано на рентгенофлуоресцентном спектрометре Niton XL3t 500, средние содержания элементов в брекчиях составляют (в %): Mn - 6,07; Co - 2,34; Ni
- 0,29; U - 0,013; Th - 0,053; Mo - 0,009; Cu - 0,17; Hg - 0,21; As - 0,32; Pb - 0,06; Zn - 0,15; Sn - 0,032; W - 0,24; Au -0,0214; Ag - следы. По данным химического количественного анализа содержание Fe варьирует от 14,25 до 56,43% (среднее - 26,03%).
Поисковая модель месторождений IOCG типа. Все известные Fe-оксидные-Cu-Au месторождения
являются частью большой группы Cu-Au порфировых месторождений, генетически связанных с высококалиевыми гранитоидными интрузиями. Интрузивные породы занимают широкий спектр - от A (anorogenic -продукты плавления нижнекоровых гранулитов или дифференциаты щелочно-базальтоидных магм) до I (igneous - продукты плавления метамагматических субстратов) типов [5] и по составу относятся к диоритам
- гранитам, обогащенным U, F, Mo и REE. Гранитоиды А-типа в значительной степени обогащены Fe и относятся к железистым щелочно-из-вестковым и железистым щелочным, большая их часть является металюми-ниевыми. Гранитоиды I-типа преимущественно известково-щелочные и известковые и относятся к магнезиальному типу, но также, как и гранитои-ды A-типа, являются металюминиевы-
Рис. 1. Основные типы рудоносных пород региона:
А - золотосодержащие руды проявления «Позолота» Нюектаминского рудного узла, сложенные друзовидным кварцем с гетитовым цементом (обр. 5214); Б - эруптивная брекчия Эндыбальского субвулкана с гетитовым цементом (обр. 5307); В - брекчированный гранодио-рит с Ев-оксидным цементом (обр. 6279) из Кыс-Кюельского интрузива; Г - брекчированный ороговикованный песчаник с Ев-оксидным и сульфидным цементом (обр. 6246-1) из экзокон-такта Кыс-Кюельского интрузива; Д - брекчированные ороговикованные песчаники зоны экзо-контакта Реп-Юрюинского плутона, сцементированные золотосодержащим арсенопиритом (обр. 7117); Е - брекчированные ороговикованные песчаники зоны экзоконтакта Реп-Юрюинского плутона, сцементированные гидрооксидами железа с Аи и и (обр. 7127).
Кв - кварц, Ге - гетит, Арс - арсенопирит, Ро - ороговикованный песчаник, Ри - риолит, Гд - гранодиорит, Ев-ох - Ев-оксидный цемент, Ев-ох+гл - Ев-оксидный цемент с галенитом. Николи +
ми, реже пералюминиевыми [6].
Использование ГИС-технологий для оценки рудопродуктивности плутонов является важным шагом в создании единой модели геологического строения территории Восточной Якутии. Для многих рудных месторождений установлена пространственная связь с интрузивными образованиями, что стимулирует попытки оценить потенциальную рудоносность последних.
Поскольку месторождений IOCG-типа на территории Восточной Якутии принципиально не искали, а их наличие в открытой печати не обсуждалось, постольку проведенное нами исследование является первой попыткой оценки потенциала территории на IOCG-тип минерализации. Для этого создан ГИС-проект, включающий: 1) интрузивные массивы; 2) снимки сервиса ArcGIS online; 3) поверхность магнитных аномалий.
Интрузивные массивы оцифрованы и преобразованы в геодатабазу формата Access, которая состоит из таблицы, описывающей геометрию плутонов с вычисленными площадями выхода на дневную поверхность, их пространственную привязку и названия. В геода-табазу добавлена таблица с химическими анализами интрузивных пород (всего более 4000 анализов). Обработка таблиц осуществляется с помощью запросов, один из которых группирует плутоны по имени и суммирует площади их выхода на дневную поверхность, создавая новую таблицу. В ее ключевом поле хранятся уникальные названия массивов, что удовлетворяет «первой нормальной форме» баз данных и позволяет устанавливать отношения с другими таблицами химических анализов. Характер отношений между таблицами -один ко многим.
Дешифрирование космических снимков (сервис ArcGIS online) территории Восточной Якутии позволило обнаружить большое количество полей со специфическими для Fe-оксидов цвето-
выми оттенками - от темно-оранжевых до красновато-коричневых [10].
На первом этапе выделяются ру-допродуктивные на Fe, Cu, Au и U гранитоиды A и I-типов. Полученные выборки сопоставляются с локальными изометричными магнитными аномалиями для последующей детализации поиска.
Гранитоиды A-типа характеризуются высоким содержанием суммы щелочей (Na2O + K2O), высоким значением соотношения (0,9 х Fe2O3 + FeO) / MgO и низкими содержаниями Al2O3, CaO, MgO [4] и относятся к железистой серии [6]. Алгоритм фильтрации плутонов A-типа основывается на формуле для кривой, разделяющей железистую и магнезиальную серии магматических пород на диаграмме SiO2 - FeO* / (FeO* + MgO), где FeO* = (FeO + 0,9 х Fe2O3), общий вид которой описывается уравнением FeO* / (FeO* + MgO) = 0,46 + 0,005 х SiO2 , а запрос на выборку плутонов имеет вид
FeO + 0,9 Fe2Ü3
FeO + 0,9 Fe2Ü3 + gO > (0,46 + 0,005 SiO2)'
Гранитоиды I-типа характеризуются как метаглинолемистым, так и перглиноземистым составом, индекс ASI изменяется в них от 0,69 до 1,10, редко до 1,20 [4]. Алгоритм фильтрации плутонов I-типа основывается на формуле выборки диапазона значений AI2O3 / (CaO - 1,67 х P2O5 + Na2O + K2O) между 0,69 и 1,1.
На втором этапе с использованием ГИС-технологий выявляются участки с проявлением Fe-оксидной минерализации, которые потенциально могут относиться к IOCG-типу. Для них анализируются магматогенные системы на предмет потенциальной Fe, Cu, Au и U рудопродуктивности.
Уран. На примере месторождений Австралии показано [15], что U-содержащие интрузивные породы глобально важны, хотя их роль в суммарном ресурсе урана до конца не выясне-
на. Валовый состав пород играет важную роль в геохимическом поведении урана в магматических системах, наибольшие его концентрации отмечены:
1. График ASI - U: индекс ASI в интервале от 0,9 до 1,2.
2. График (Na2O + K2O) / AI2O3 - U: агпаитовый индекс в интервале от 0,6 до 1,0.
Медь и золото. Для анализа потенциала интрузий на Au-Cu и Cu-Mo минерализацию использовалась модель медно-порфировых месторождений Монголии [9], в которой K2O / Na2O отношение в интервале от 0,3 до 0,7 соответствует Cu-Mo, а от 0,7 до 1,3 - Au-Cu рудно-магматическим системам. Потенциально перспективные на Au-Cu оруденение интрузии относятся к высококалиевым известково-щелочной и шошонитовой сериям [2].
Алгоритм фильтрации плутонов основывается на запросе вида:
-для перспективных Cu-Mo плутонов
K2O/ Na2O между 0,3 и 0,7; -для перспективных Cu-Au плутонов
K2O/ Na2O между 0,7 и 1,3.
Полученные результаты. Анализ плутонов по трем алгоритмам: ASI -U; (Na2O + K2O) / AI2O3 - U и K2O / Na2O для Au-Cu систем позволил выделить общую для трех выборок группу плутонов, потенциальных на комплексную Cu-Au-U минерализацию: Верхнетирехтяхский, Восточно-Поло-усный, Горное озеро, Друза, Ильны-манский, Лево-Алазейский, Маган-Тасский, Право-Туостахский, Такал-канский, Тарбаганнахский, Томмот-ский, Эликчанский. Просмотр снимков ArcGisOnline - i-cubed 15m eSAT с разрешением 15 м позволил установить наличие Fe-оксидных полей у Верхнетирехтяхского, Друза, Право-Туостахского и Такалканского плутонов.
Положительные аномалии магнитного поля окаймляют Верхнетирех-тяхский, Право-Туостахский и Такал-канский плутоны. По аналогии с про-
тяжённым (2000 км) Чилийским «железным поясом» и многочисленными классическими месторождениями
IOCG-типа (Candelaria, Tierra de Oro, Mantoverde, Punta del Cobre и др.) эти аномалии могут соответствовать невскрытым эрозией телам Fe-скарнов. В обрамлении этих плутонов выделяется три типа Fe-оксидной минерализации: непосредственно в интрузивных породах (ярко-желтые оттенки), вдоль контура плутона (темно-желтые оттенки) и в поле ороговикованных пород (темно-коричневый цвет). Для слабо-эродированных, небольших по площади выхода плутонов характерно общее поле Fe-оксидной минерализации, однородное по цвету и, вероятно, минеральному составу.
Выводы
1. Полученные данные дают основание считать, что IOCG-минерализация на Северо-Востоке России присутствует, а ее потенциал и геологические особенности совсем не изучены.
2. Предлагаемая на основе ГИС-технологий поисковая модель для Fe-оксидного-Cu-Au типа рудной минерализации позволяет выявлять IOCG-рудопродуктивные плутоны и наличие связанных с ними потенциальных минерализованных площадей.
3. Масштабы потенциальной IOCG-минерализации огромны - 135,6 км2 для Такалканского плутона и 7,74 км для Верхнетирехтяхского. При этом, 1 км2 минерализованной площади при подвеске в 50 м и плотности руды 2,7 т/м3 дает 135 млн т руды. Даже при небольших содержаниях Au эти объекты могут представлять экономический интерес.
4. Ревизия коллекционных образцов позволяет выявить потенциальные на IOCG-тип минерализации рудно-магматические узлы и на этой основе построить региональную поисковую модель, которая может отличаться от известных мировых аналогов из-за особенностей геологического развития территории Восточной Якутии.
5. По классификации месторождений IOCG-типа обнаруженная Реп-Юрюинская геохимическая аномалия связана с Fe-оксидными- Au-U-Cu(±Hg±Co±Ni±Mo±W) брекчиями, приуроченными к кровле щелочных -известково-щелочных гранодиоритовых плутонов, что соответствует подтипу месторождений «Olympic Dam» (Австралия).
Библиографический список
1. Костин А.В. и др. Прогнозирование благороднометалльных рудных узлов Западного Верхоянья (Восточная Якутия) с использованием ГИС // Тихоокеанская геология. 2006. Т. 25, №5. С. 62-72.
2. Костин А.В. ГИС как средство оценки рудообразующего потенциала интрузивных образований Верхоянского складчатого пояса (Восточная Якутия) // Геология, поиски и разведка рудных месторождений. Известия СО Секции наук о Земле РАЕН. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. №7 (33). С. 97-105.
3. Костин А.В., Осипов Л.В. Неоткрытые минеральные ресурсы и ГИС: Новая перспективная комплексная Au-U и Pt-Cu-Hg геохимическая аномалия Реп-Юрюинского рудного поля (Тарын-ский рудный узел, Восточная Якутия) // Наука и образование. 2012. №1 (65). С. 55-59.
4. Скляров Е.И., Гладкочуб Д.П., Донская Т.В. и др. Интерпретация геохимических данных. М.: Интермет Инжиниринг, 2001. 288 с.
5. Corriveau L. Mineral Deposits of Canada: Iron Oxide Copper-Gold Deposits: A Canadian Perspective // in Goodfel-low W.D. et ad., Mineral deposits of Canada: A Synthesis of Major Deposit-Types, District Metallogeny, the Evolution of Geological Provinces, and Exploration Methods: Geological Association of Canada, Mineral Deposits Division, Special Publication. 2007. №5. P. 307-328.
6. Frost B.R., Barnes C.G., Collins W.J., Arculus R.J., Ellis D.J., Frost C D. A geochemical classification for granitic
rocks // J. Petrology. 2001. V.42. P. 20332048.
7. Gandhi S.S. Magmatic-hydrother-mal Fe oxide±Cu±Au deposits: classification for a digital database and an overview of selected districts: IAVCEI General Assembly 2004, Pucon, Chile, CD-ROM, Ab-stracts01a_pt_169.
8. Gandhi S. S. World Distribution of Fe Oxide +/- Cu-Au-U (IOCG) Deposits // Geological Survey of Canada, data compilation. - 2007. Database.
9. Gerel O. Mineral resources of the western part of the Mongol-Okhotsk Foldbelt. In Ishihara S. & Czamanske G.K. eds. Resource Geology Special Issue 18, 151-157. 1995.
10. Kostin A.V. Undiscovered mineral resources and GIS: A new Iron Oxide Coper Gold (IOCG) deposit type in Eastern Yakutia with complex Au-U and Pt-Cu-Hg geochemical anomaly (Tarynskiy ore node) // Baikal International Conference "Geology of mineral deposits" Ulan-Ude, Enkhaluk on the Baikal. 2012. P. 1617.
11. Marschik R., Leveille R.A., Martin W. La Candelaria and the Punta del Cobre district, Chile: Early Cretaceous iron-oxide Cu-Au (-Zn-Ag) mineralization, in Porter, T.M., ed., Hydrothermal iron oxide copper-gold and related deposits: A global perspective: PGC Publishing, Adelaide, 2000. V. 1. P. 163-175.
12. Nisbet B., Cooke J., Richards M., Williams C. Exploration for iron oxide copper gold deposits in Zambia and Sweden; Comparison with the Australian experience, in Porter, T.M., ed., Hydrothermal iron oxide copper-gold and related deposits: A global perspective: PGC Publishing, Adelaide, 2000. V. 1. P. 297-308.
13. Orris G.J., Grauch R.I. Rare earth element mines, deposits, and occurrences: USGS, Open-File Report 02-189. 2002. 174 p.
14. Pollard P.J. Evidence of a mag-matic fluid source for iron oxide-Cu-Au mineralisation, in Porter, T.M., ed., Hydrothermal iron oxide copper-gold and related deposits: A global perspective: PGC Pub-
lishing, Adelaide. 2000. V. 1. P. 27-41. maps - Explanatory notes and discussion.
15. Schofield, A. Uranium content of Geoscience Australia, Record. 2009/17. 20 igneous rocks of Australia 1:5 000 000 pр.
Рецензент кандидат геолого-минералогических наук профессор Иркутского государственного технического университета Г. Д. Мальцева
