Содержание к диссертации
1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ЮЖНО-ПЕЧЕНГСКОЙ СТРУКТУРНОЙ ЗОНЫ... 8
1.1. Типы разрезов и особенности строения Южно-Печенгской зоны 10
1.2. Структура и особенности тектоники Южно-Печенгской зоны 37
МЕТАСОМАТИЧЕСКИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ЮЖНО-ПЕЧЕНГСКОЙ ЗОНЫ. .45
ФОРМАЦИОННЫЕ ТИПЫ ЗОЛОТОРУДНЫХ ПРОЯВЛЕНИЙ ЮЖНО-ПЕЧЕНГСКОЙ СТРУКТУРНОЙ ЗОНЫ 76
3.1. Общая характеристика формационных типов золоторудных проявлений 76
Колчеданная золотоносная формация 80
Золото-кварц-сульфидная формация 87
Золото-кварцевая малосульфидная формация 101
Золотоносные метасоматические кварциты 114
Рудообразующие минеральные ассоциации 136
Источники рудного вещества 146
Оценка перспектив золотоносности Южно-Печенгской структурной зоны... 148
Факторы контроля размещения золоторудных проявлений Южно-Печенгской s зоны 155
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 169
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 172
Введение к работе
Актуальность проблемы. Наша страна исторически является ведущей мировой золотодобывающей державой. За 250 лет организованной добычи в России получена девятая часть произведенного в мире золота (Беневольский, 2002). За время реформ объемы геологоразведочных работ по воспроизводству сырьевой базы золота снизились до уровня 60-х годов, произошло резкое уменьшение прироста разведанных запасов, которые не компенсируют добычу. Вместе с тем в современном мире золото остается важнейшим стратегическим валютным резервом. В последнее время возросла его роль как промышленного металла в связи с применением в электронике, космической, медицинской технике и т. д. По данным "Российской бизнес-газеты" за последние 5 лет (2002-2008 гг.) цена золота на мировых рынках увеличилась более чем в 3 раза с 9 $ до 30 $ за грамм. Таким образом, актуальность проблемы добычи, и соответственно поисков коренных и россыпных источников золота в последнее время значительно возросла.
Последние десятилетия отмечены заметными успехами геологических работ на золото в зарубежной части Балтийского щита на площадях, прилегающих к государственной границе России, которые в геологическом отношении обнаруживают вполне определенную аналогию с территорией Мурманской области. Горнодобывающими предприятиями Швеции, Финляндии, Норвегии из коренных источников извлечено около 500 т золота, открыты средние и крупные собственно золоторудные месторождения (Суурикуусико и другие), в то время как на территории Мурманской области до последнего времени не было выявлено ни одного промышленного золоторудного объекта (Голубев и др., 2007).
Южно-Печенгская структурная зона расположена в южной части Печенгской структуры, которая является частью Печегско-Варзугской нижнепротерозойской рифтогенной структуры. Первые сведения о геологии этого района были получены в процессе работ М. А. Мельникова (1891-1892 гг.), В. Танера (1909, 1924, 1929 гг.), С. Конради (1913 - 1915 гг.), X. Хаузена (1922-1924 гг.), А.А. Полканова (1911-1935 гг.). Повышенный интерес к району был обусловлен обнаружением С. Конради ультраосновных никеленосных пород, а впоследствии и медно-никелевых руд (Торнквист, 1921). После завершения Великой Отечественной войны и включения Печенгского района в территорию России началось систематическое геологическое изучение данной площади. Здесь были проведены геологические съемки м-бов 1:200000 - 1:50000 (Гольтбурт, 1946; Иванова, 1954; Чалых, 1976; Шлайфштейн, 1987, Паничев,1995; и др.), поисковые и разведочные работы (Беляев, 1958; Копытько, 1978; Филимонов, 1971).
Наряду с работами производственного характера, на протяжении всего времени изучения Печенгской структуры и ее обрамления непрерывно велись научные исследования, уча-
стає в которых принимали сотрудники Кольского филиала АН СССР, ЛГИ, ЛГУ, МГРИ, ВЄЕГЕИ, ТКЭ СЗТГУ и многих других организаций. Особое значение имели работы В.Г. Загородного, Д.Д. Мирской, М.А, Гиляровой, А.М. Ахмедова, З.М. Волошиной, В.А. Меле-жика, П.К. Скуфьина, В.Ф. Смолькина, А.А. Предовского, которые затрагивали вопросы региональной геологии, геохимии, геофизики, рудной геологии, металлогении, петрологии, метаморфизма.
К началу 90-ых годов по северной части Печенгской структуры и ее обрамлению выполнен значительный объем производственных и научных исследований, связанных в основном с никеленосностью этого района. Однако Южно-Печенгская структурная зона была изучена в значительно меньшей степени, поскольку в ее пределах не были открыты месторождения медно-никелевых руд, а изучение геологического строения и минерагении этой обширной зоны усложнялось слабой обнаженностью и сложностью строения, но вместе с тем уже в 60-70-ые годы прошлого столетия появились первые данные, свидетельствующие о потенциальной золотоносности пород южно-печенгского комплекса: были выявлены отдельные пункты минерализации золота в коренных породах и установлена связь их с зонами деформаций и метасоматоза.
Впервые золоторудная минерализация Южно-Печенгской зоны (ЮПЗ) была выявлена при проведении поисковых работ на никель (Филимонов, 1971). Работы были ориентированы на никель, и на золото было проанализировано всего 17 проб, в 6-й из которых были отмечены аномальные содержания золота до 0,63 г/т, причем были установлены мощные зоны сульфидной минерализации и окварцевания, которые в отношении золота остались неизученными. Эти данные дополнены при проведении ГДП-50 (Паничев, 1995), когда были выделены золоторудные зоны в ранге рудопроявлении с максимальными содержаниями золота в отдельных пробах до 3 г/т.
В 2000-2004 г.г. Центрально-Кольской экспедицией в пределах ЮПЗ проведены специализированные поисковые работы на золото, в которых автор принимала участие в качестве ответственного исполнителя. Полученные материалы позволили уточнить особенности геологического строения ЮПЗ и по-новому оценить перспективы золотоносности этой площади, а также возможности обнаружения промышленных объектов.
Цель и задачи исследований. Цель работы состояла в изучении особенностей геологического строения Южно-Печенгской структурной зоны, установлении закономерностей размещения здесь золотого оруденения и разработки критериев поиска его промышленных концентраций.
Основные задачи заключались в определении факторов контроля золотого оруденения, его формационной принадлежности, установлении генетической связи минерализации золота
с метасоматическими процессами и магматизмом. Эти задачи решались геологическими, геохимическими, минералогическими методами и сводились к следующему:
уточнение особенностей геологического строения Южно-Печенгской зоны;
определение фациальных типов метасоматитов, связанных с образованиями южно-печенгского комплекса;
изучение золотоносности зон метасоматической переработки и выявление наиболее перспективных в отношении золотого оруденения образований;
выделение и изучение парагенетических ассоциаций минералов золота с благородно-металльной (серебро, Mill) и иной минерализацией;
Фактический материал. Фактической основой послужили оригинальные материалы, собранные автором в процессе проведения поисковых работ на золото в Южно-Печенгской структурной зоне в период с 2000 по 2005 годы. Был привлечен также имющийся в архивах и фондах фактический материал геологосъемочных и поисковых работ, проведенных в 60-90-ые годы прошлого столетия.
По детальным площадям и разрезам изучены супракрустальные образования тальин-ской и песчаноозерской толщ, пороярвинской серии (каллояурская, брагинская, меннельская свиты, каплинская, кассесйокская толщи), комплексы гранитоидов (шуонинский, каскель-яврский, брагинский и др.), а также разнообразные по составу метасоматиты, размещенные в районе озер Ансемъяуре, Брагино, Меннельяур, реки Печенга, горы Порьиташ и на других участках. Геологическое строение и золоторудные зоны Южно-Печенгской зоны изучались путем картирования коренных выходов пород с детальными зарисовками обнажений, а также документации керна скважин и горных выработок. Изучено свыше 500 обнажений, задокументировано 1500 п.м керна скважин и 1400 п.м полотна канав, исследовано более 2000 петрографических шлифов, 30 аншлифов, выполнено около 4000 спектральных анализов на 30 элементов и 4000 анализов на золото. Золото определялось атомно-абсорбционным анализом, который подтвержден пробирными анализами (ЦНИГРИ, МЕХАНОБР). На платиноиды выполнено 20 химико-спектральных анализов по коренным породам и 30 анализов по четвертичным отложениям.
Минералогическое изучение вещественного состава рудных фаз, включающее исследования полированных аншлифов и дробленых проб (протолочек), проводилось на материале разных типов проявлений, однако наиболее детальные исследования выполнены по золоторудным кварцитам. Минералогический анализ пород проведен в лаборатории КГИЛЦ г. Апатиты, аналитик Т.А. Мигина. Фазовый анализ золоторудного концентрата проявления Ансем, который сопровождался микрозондовыми анализами рудных и нерудных минералов, выполнен в г. Санкт-Петербурге фирмой НАТИ (аналитик В.В. Кнауф). Минералогическое
6 описание аншлифов произведно старшим научным сотрудником КНЦ РАН к. г.-м. н. Ю.Н. Нерадовским. В работе привлечены ранее выполненные минералогические исследования, преимущественно изучение аншлифов (Филимонов, 1971; Паничев, 1995). Флюидный анализ газово-жидких включений из метасоматических кварцитов проявления Ансем выполнен ст. научным сотрудником ВСЕГЕИЕ.В. Толмачевой.
Научная новизна и практическая значимость работы. Детально изучены структурные соотношения пород тальинскои толщи и южно-печенгского комплекса с гранитоидными массивами, обрамляющими ЮПЗ с юга. Впервые в породах Южно-Печенгской структуры установлены промышленно значимые содержания золота, связанные с тремя формационны-ми типами золотометалльного оруденения (золото-кварцевый малосульфидный, золото-сульфидно-кварцевый, колчеданный золотоносный), локализованные в следующих породах:
метасоматических кварцитах и скарноидах;
березитах, лиственитах и ассоциирующих с ними метасоматитах;
вулканогенно-черносланцевых толщах и развитых по ним метасоматитах;
андезидацитах порьиташского комплекса;
колчеданных рудах;
карбонат-кварцевых жилах.
Выделены метасоматиты кислотных, основных и щелочных фаций (кварциты, скарнои-ды, березиты, листвениты, альбититы и другие), проведено их ранжирование по условиям проявления, генетической принадлежности, температурному уровню метасоматоза и другим признакам.
Изучена последовательность развития метасоматических процессов и связанного с ними рудообразования в ходе эволюции ЮПЗ, установлена последовательность выделения рудных минералов.
Впервые локализованы золотоперспективные зоны окварцевания, имеющие протяженность более 50 км и приуроченные к тектоническим нарушениям северо-западного направления, секущим все геологические комплексы ЮПЗ. Эти зоны отчетливо выражены в геофизических полях и сопровождаются контрастными вторичными геохимическими аномалиями золота и его элементов-индикаторов. Выявлено и изучено местоположение, морфология тел наиболее перспективных на золото рудовмещающих пород - метасоматических кварцитов, их связь с вмещающими породами. Впервые установлено, что в ассоциации с самородным золотом высокой пробности помимо традиционных рудных минералов присутствуют арсе-ниды, теллуриды, висмутиты золота и платины.
Выделены наиболее перспективные на благороднометалльное оруденение участки ЮПЗ, даны рекомендации на проведение дальнейших поисковых работ.
7 Защищаемые положения.
Южно-Печенгская структурная зона выполнена стратифицируемыми толщами, образующими возрастную последовательность (снизу): тальинская толща (верхний лопий-карелий), песчаноозерская свита и пороярвинская серия (карелий). Исследование взаимоотношений гранитоидных массивов и образований тальинской толщи показало отсутствие надвига между купольными структурами и осадочно-вулканогенным комплексом.
Метасоматические образования Южно-Печенгской структурной зоны представлены несколькими фациальными группами, принадлежащими разным температурным и генетическим классам.
В Южно-Печенгской структурной зоне выделяется несколько формационных типов золоторудных проявлений, состав и продуктивность которых определяются структурно-тектоническим контролем, составом вмещающих пород и характером метасоматоза.
Апробация работы. Полученные результаты исследований представлялись на научных совещаниях и конференциях: на международной конференции «Рифтогенез, магматизм, металлогения докембрия. Корреляция геологических комплексов Фенноскандии» (Петрозаводск, 1999), на XIV молодежной научной конференции, посвященной памяти К.О. Кратца «Геология и геоэкология северо-запада России» (Петрозаводск, 2003), на I Российской конференции по проблемам геологии и геодинамики докембрия «Геология и геодинамика ар-хея» (Санкт-Петербург, 2005). Основные положения диссертационной работы опубликованы в 6 научных статьях и тезисах и представлены в 4 производственных отчетах.
Благодарности. В ходе работы автор пользовалась поддержкой и консультациями сотрудников ОАО Центрально-Кольская экспедиция и ОАО КГИЛЦ, и в первую очередь AM. Ремизовой, Н.В. Лукьяновой, А.Б. Дураковой, В.А Павлова, С.С. Караваева и других, за что им глубоко благодарна. За консультации и помощь по теме "Метасоматические образования" автор благодарит к.г.-м. н., ведущего научного сотрудника ВСЕГЕИ О.А. Воинову и к.г.-м. н., ст. научного сотрудника ИГГД РАН Б.Ю. Астафьева. Особую признательность автор выражает научному руководителю д. г.-м. н. профессору А.М. Ахмедову, по инициативе которого была начата эта работа. В процессе подготовки и проведения работы он щедро делился своим богатым опытом, просматривал рукопись, внося ценные замечания и предложения. Огромная благодарность за помощь в оформлении графических приложений, рисунков сотрудникам Центрально-Кольской экспедиции М.Г. Шаранковой и Л.А. Долгинцевой.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Объем работы без рисунков составляет 133 страницы, включающих 11 таблиц, размещенных на 15 страницах. Работа иллюстрирована 36 рисунками на 38 страницах. Список литературы включает 82 наименования.
1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ЮЖНО-ПЕЧЕНГСКОЙ СТРУКТУРНОЙ ЗОНЫ
Южно-Печенгская структурная зона расположена в пределах осадочно-вулканогенного пояса Полмак-Пасвик-Печенга-Имандра-Варзуга, протянувшегося в северо-западном направлении на расстояние около 800 км. По поводу формирования этого пояса существуют различные представления, но наиболее признанной в настоящее время является рифтогенная концепция («Кольская сверхглубокая», 1984; Загородный, 1982; Мележик, Предовский, 1982; Федотов, 1985; «Магматизм, ...», 1995). Возникновение и эволюцию пояса Полмак-Пасвик-Печенга-Имандра-Варзуга связывают с рифтогенным растяжением, вызванным формированием сводового поднятия в интракратонных эпиплатформенных условиях, последующей складчатостью, повторным прогибанием и завершающей складчатостью в обстановке сжатия. Наряду с этой теорией предложены иные варианты геодинамического развития Печенга-Имандра-Варзугской структуры. Так в рамках концепции тектоники плит ее интерпретируют в качестве сутурной зоны, сформированной в результате геодинамической эволюции (Marker, 1985; Минц и др., 1989).
Непосредственно исследуемая площадь приурочена к северо-западной ветви Печенг-ско-Варзугского нижнепротерозойского пояса и расположена в южной части Печенгской структуры, которая разграничивает Беломорский и Кольский мегаблоки. Для Печенгской, как и для большинства раннепротерозойских рифтогенных структур, характерно в целом ас-симетричное моноклинальное строение, обусловленное пологам или крутым падением толщ на юг или юго-запад, при этом наиболее древние толщи размещены в лежачем (северном) борту, наиболее молодые — в южном. В пределах Печенгской структуры выделяется полукруглая в плане Северо-Печенгская зона, характеризующаяся пологим центриклинальным падением слагающих ее пород, и Южно-Печенгская зона (ЮПЗ), вытянутая в северозападном-юго-восточном направлении (рис. 1.1). Основной объем исследований проведен в центральной части ЮПЗ в связи с поисками здесь золоторудных проявлений.
Общие черты структурно-тектонического строения изучаемой площади, согласно современным взглядам, следующие. Южно-Печенгская зона представляет собой опрокинутую синклиналь и в плане на современном эрозионном срезе имеет отчетливо выраженную поя-совую конфигурацию. Ширина зоны от 0,5 км на периферии до 15 км в центральной части, протяженность в северо-западном направлении составляет около 70 км, тогда как ее восточный фланг в районе оз. Каскель развернут в меридиональном направлении. Южное крыло синклинали осложнено внедрением интрузий габбро-диорит-плагиогранитной формации (Каскамский, Каскельяврский, Шуонинский массивы) и граница с расположенными южнее
ЕЗіСПЬЕЗзШ]
1 - андеэидациты порьиташского субвулканического комплекса; 2 - мета песчаники, мета а н дез ид ациты, их туфы (кассесйокская, кзплинская, Брагинская толщи), метабаэальты, метапикриты (меннельская толща); 3 - мета песчаники, алевропепиты, сульфидно-углеродистые сланцы (каллояурская толща); 4 - базальты, ферропикриты (суппварская свита и свита матерт); 5 - кремнистые сланцы свиты матерт; 6 - метапесчаники, алевролиты, сульфидно-углеродистые сланцы (ждановская свита); 7 - толеи-товые базальты и сланцы (эаполярнинская свита); 8 - метапесчаники, гравелиты, доломиты (лучломпольская свита); 9 - метапесчаники, алевролиты (колосйокская свита); 10 - базальты, трахибазальты (оршоайвинская свита); 11 - метапесчаники, конгломераты (куэтсъя рви некая свита); 12-трахибазальты, трахиты (пирттиярвинская свита), 13-кварциты, доломиты (кувернернийокскэя свита); 14 - метаандезибазальты, дациты (маяреинская свита); 15 - базальные конгломераты, гравелиты, песчаники (телевинская свита); 16 - метабаэальты песчанооэерекой свиты; 17 - амфиболиты, двуслюдяные сланцы (тальинскаятолща); 18-гнейсы, амфиболиты, мигматиты Кольского метаморфического комплекса; 19-габбро, пироксениты, серпентиниты печенгского комплекса; 20 - диориты, гранодиориты, граниты шуонинского, каскельяврского комплексов; 21 - габбронориты, пироксениты г. Генеральской; 22 - тектонические нарушения
Рис.1.1. Схематическая геологическая карта ПеченгскоЙ ран не проте розой ской структуры
архейскими образованиями достаточно сложна и изрезана. Северную границу ЮПЗ с Севе-ро-Печенгской зоной традиционно проводят в виде прямолинейного мощного тектонического нарушения.
Южно-Печенгская зона сложена в основном вулканогенно-осадочными образованиями пороярвинской серии, первичные признаки пород которой почти полностью изменены многочисленными тектоно-метаморфическими преобразованиями. Вследствие этого, на трактовку структурно-тектонического строения ЮПЗ до сих пор существуют разные точки зрения. В процессе проведенных ЦКЭ поисковых работ 2000-2004 гг., а также при изучении архивных и фондовых материалов получена новая информация по вещественному составу и тектонике ЮПЗ, что позволило приблизиться к решению спорных вопросов не только по структурно-тектоническому строению зоны, но и ее стратиграфии. Основные представления на геолого-тектоническое строение ЮПЗ в обобщенном виде сводились к следующему:
вулканогенно-осадочный комплекс Южно-Печенгской зоны наращивает разрез Северной зоны Печенги (Курылева, 1947; Увадьев, 1959; Филимонов, 1971; Предовский, 1980; Скуфьин, 1980);
часть разреза ЮПЗ коррелируется с разрезом Северной Печенги, вследствие чего Южная зона — южное крыло Печенгского синклинория (Иванова, 1954; Загородный и др., 1964; Мирская, 1966);
3)Южно-Печенгский комплекс пород отвечает тундровой серии лопия, подстилающей карельский вулканогенно-осадочный комплекс (Поляк, 1966; Гилярова, 1967).
В последнее время доминирует первая точка зрения, однако до настоящего времени имеется ряд нерешенных вопросов, касающихся стратиграфии, структуры этой зоны. В результате выполненных исследований были получены новые данные по следующим аспектам:
1) определено положение тальинской толщи в разрезе южно-печенгского комплекса;
2)уточнены структурные особенности ЮПЗ, среди которых:
изучено взаимоотношение вулканогенно-осадочного комплекса ЮПЗ с его южным обрамлением - так называемый «надвиг» интрузий габбро-диорит-плагиогранитной формации Шуониниского, Каскельского, Руоссельского массивов;
изучен характер северной границы Южно-Печенгской зоны;
3)определены типы, состав, объем и металогеническая специализация метасоматиче-ских образований Южно-Печенгской зоны.
