ГлавнаяИсследования последних лет, проведенные авторами статьи совместно с индийскими учеными в золоторудном поле Колар, приводят нас к выводу о магматогенной природе развитой здесь рудной минерализации. Комплексный характер работ позволяет предложить обобщенную генетическую модель формирования подобных месторождений, обладающих, как будет показано, определенными типоморфными признаками. Наличие в Восточном блоке Дарварского кратона ряда сходных по геологическому строению и минерализации месторождений золота позволяет выделять коларский тип месторождений, представленный и в других докембрийских золоторудных провинциях.
Геолого-структурное содержание модели. Коларское рудное поле приурочено к узкому поясу амфиболитов архея, располагающемуся среди гранито-гнейсов, и по своей структуре может рассматриваться как тектонический блок, ограниченный крутопадающими диагональными разломами (рис. 1). Основная золоторудная минерализация сконцентрирована в протяженной (около 8 км) зоне скалывания, известной под названием Чемпион риф. Золоторудные тела представлены также в субпараллельных менее выдержанных зонах скалывания — Мак Тэгарт, Ориенталь, Новый риф и др. Падение рудоносных зон в целом крутое (рис. 2): на верхних горизонтах падение зоны Чемпион риф составляло около 40°, с глубины примерно в 1 км — более 60°, а на глубоких горизонтах (ниже 2 км) — 80° и круче. Другие зоны относятся к крутопадающим. Прямых данных о соотношениях различных рудоконтролирующих зон нет, но различия в их залегании позволяют отнести их к автономно развивавшимся элементам одного порядка, в различной степени тектонически проработанным, занимавшим различную геологическую позицию и неодинаково минерализованным.
Для понимания механизма миграции растворов важны данные о строении рудоносных зон скалывания. В их пределах амфиболиты интенсивно рассланцованы, смяты. Складчатый контроль кварцево-жильной минерализации не подтверждается. Мелкие складки относятся к внутриразломным, на верхних горизонтах, как показал еще Т. Прайер, типичными были сочленения сколов (рис. 3). Их роль в локализации оруденения с глубиной уменьшается. Крутое ныряние осей складок, как и размещение раздувов кварцевых тел, увязывается со сдвиговыми, взбросо-сдвиговыми перемещениями крыльев рудоносных зон; чисто сдвиговые перемещения преобладали на нижних горизонтах.
Характерная особенность рудного поля — совмещение рудного вертикального диапазона с интервалом распространения двуслюдяных пегматитов в виде полого- и крутопадающих тел, в том числе залегающих в пределах рудоносных зон на самых глубоких горизонтах месторождения, т. е. на глубинах 3000—3250 м (рис. 4). Соотношения рудных тел с пегматитами мы охарактеризуем позже. Также примечательной особенностью месторождения являются дайки долеритов, субсогласные и поперечные. Следует подчеркнуть лишь одну черту залегания последних — падение их к центральной части рудного поля. На вертикальной проекции рудной зоны Чемпион риф это видно отчетливо. Здесь также хорошо видно склонение рудных столбов к центральной части, хотя они в значительной мере подчиняются линии пересечения зоны скалывания диагональным Майсурским разломом. На глубине около 3 км отрисовывается область входа в возможную структурно-гидродинамическую систему, в пределах которой осуществлялась основная миграция рудоносных растворов. В проекции на горизонтальную плоскость эта область воспринимается как весьма локализованная, с длинной осью в первые сотни метров, тогда как фронтальная часть системы на уровне дневной поверхности имеет протяженность более 8 км.
Для понимания структурно-петрофизической обстановки рудообразования необходимо также отметить, что основным локализатором золота служил кварц. Его специфическая окраска — серая, голубоватая, коричневая — объясняется метасоматической природой. Темноокрашенный кварц преобладал на верхних горизонтах, на средних он часто осветлен; на нижних горизонтах в основой наблюдается осветленный кварц с реликтовой полосчатостью, а также массивный белый или прозрачный, перекристаллизованный. На рис. 5, а показан рудоносный кварц месторождения Хатти, близкий к коларскому верхних горизонтов, а на рис. 5,6 — типичный полосчатый кварц средних и нижних горизонтов. Его деформированность хорошо видна под микроскопом. Наблюдаемые ориентированные агрегаты можно определить как кварцевые тектониты. Эффективная пористость их составляет первые десятые доли процента; близкими значениями пористости, чаще несколько пониженными, характеризуются вмещающие амфиболиты. Трещиноватость в кварце и во вмещающих породах закрытая, что также характеризует вероятные гидродинамические условия развития процесса минералообразования как отвечающие возможностям медленного просачивания растворов, а не их свободной циркуляции.
Физико-химическое содержание модели. Оно базируется на результатах минералого-геохимического изучения рудных тел и измененных пород.
В золоторудном поле Колар в золото-кварцевых (Чемпион риф) и в золото-сульфидно-кварцевых (Ориенталь, Мак Тэгарт) рудных зонах развиты ранняя кварцевая (на глубоких горизонтах Чемпион риф также полевошпат-кварцевая), шеелитовая, ранняя сульфидная (с золотом) и поздняя золото-сульфидная ассоциации (рис. 6). В ранней сульфидной ассоциации основное значение имеют пирротин, арсенопирит, пирит. Выявлены также пентландит, кубанит. Минералы сульфидной ассоциации являются главными в золото-сульфидно-кварцевых телах. В этих телах пирит развит в основном на верхних горизонтах.
С поздней золото-сульфидной ассоциацией связаны рудные столбы. Исследованиями авторов здесь выявлены помимо ранее известных пирита, пирротина, галенита, сфалерита, халькопирита макиновит, гудмундит, ульманнит, брейтгауптит, тетраэдрит, хаулеит, алтаит, гессит, хедлеит, цумоит, волынскит, а также интересная ассоциация хлорсодержащих минералов — коттунита, коларита и радакришнаита. Последние два минерала открыты впервые. Здесь же установлены электрум, самородный висмут. Характерно, что теллуриды развиты как на верхних, так и на самых нижних горизонтах зоны Чемпион риф при относительно больших их количествах в ее верхах. Из геохимических особенностей рудных минералов Следует подчеркнуть повышенные содержания кадмия в сфалерите и стронция (240 г/т) в шеелите. Примечательно нахождение ртути (1,8—2,5%) в высокопробном золоте с нижних горизонтов.
Наблюдавшиеся соотношения рудных минеральных ассоциаций определенно увязываются с представлениями о стадийном развитии процесса минералообразования — с ранней шеелитовой и более поздними сульфидной и полиминеральными ассоциациями. Стадийность минерализации четко отражена и в развитии жильных минералов. В зальбандах кварцевых тел отмечаются редкие пироксеновые (диопсидовые) оторочки и почти повсеместные зоны биотитизации амфиболитов. Биотит в ассоциации с мусковитом, турмалином обычен в кварцевых жилах на нижних горизонтах. В эту же ассоциацию входят полевой шпат, гранат (альмандин). Наблюдаются постепенные переходы кварцевых жил в пегматитовые тела примерно с тем же минеральным составом. Сульфидные минералы ассоциируются в основном с амфиболом, в меньшей степени с кварцем-III, -IV, биотитом, мусковитом, гранатом, на верхних горизонтах — также с хлоритом, альбитом. Изучение минерального состава руд свидетельствует не только о последовательном образовании различных ассоциаций и их зональном размещении, но и о смене минерализаторов в ходе процесса — бора на хлор, фиксируемых в минералах-индикаторах. Из черт зонального размещения минерализации подчеркнем тяготение к верхам рудных зон пирита, шеелита и минералов поздней ассоциации, с чем связано и повышенное содержание здесь золота (около 30—40 г/т в среднем при 5—6 г/т на нижних горизонтах).
O P—Т-условиях процесса позволяют говорить следующие данные. Расчетные температуры образования рудных ассоциаций (по сероизотопному и кадмиевому геотермометрам) находятся в пределах 210—405°С (табл. 1). Термобарометрические исследования кварца показывают, что температуры его образования составляли 230—300°С. В газовожидких включениях обнаружены галит, сильвин, метан, углекислота. Метаном обогащены образцы кварца с верхних горизонтов. Криометрические исследования включений позволили рассчитать, что давление флюида при температуре 250°С равно 1,6—3,5 кбар. Максимальные значения получены для образцов с больших глубин (табл. 2). Усредняя полученные значения, находим градиент давления в минералообразующей системе равным 470 бар/км.
При оценке глубины образования Коларского месторождения примерно в 5 км по верхней границе развития оруденения (при вероятном эрозионном слое в сотни метров) полученные значения давлений следует расценивать как высоко избыточные, а градиент почти в 2 раза больший по сравнению с литостатическим.
О силовом поле можно судить по результатам математического моделирования распределения литостатических нагрузок в троговых структурах типа зеленокаменного пояса Колар. Такое моделирование, проведенное специалистами МГУ (Л. Панасьян), показывает, что зоны скалывания и контактовые зоны служили местами резких и значительных перепадов давления, их уменьшения.
Таким образом, минералого-геохимические исследования свидетельствуют о стадийном и зональном развитии процесса минерализации в условиях, аномальных по отношению к вмещающей среде.
Вероятные источники минерального вещества. Для анализа источников минерального вещества важными представляются данные о соотношениях минеральных тел с дайками долеритов и пегматитов. Te и другие относились на месторождении к послерудным. Однако достоверными и однозначными оказываются лишь пересечения собственно кварцевых тел долеритами. Ho и эти дайки местами содержат прожилки светлого кварца. Пегматиты пересекают также тела темноокрашенного кварца, но образуют постепенные переходы с жилами белого, что отмечалось выше. Золоторудные столбы нередко тяготеют к дайкам долеритов. Минералы поздней рудной ассоциации с золотом отмечены в пегматитах. Из этого следует разноэтапность образования кварцевых тел и рудной минерализации. Возраст последней устанавливается по данным изотопных исследований.
Изотопные исследования свинца из галенита указывают, что он произошел из источника, обогащенного ураном (рис. 7).
В соответствии с общими данными по становлению Дарварского кратона можно считать, что возраст протоисточника свинца около 3400 млн. лет, тогда как возраст процесса рудообразования на Коларе 2660+30 млн. лет. Тем же возрастом примерно датируется становление молодых гранитов кратона, выходы которых известны непосредственно вблизи рудного поля.
Изотопные исследования приводят к еще одному важному выводу. Линия аномального свинца, включающая точки свинца залежи Чемпион риф и точки менее радиогенного свинца залежи Ориенталь, по своему положению на эволюционной диаграмме очень близка к изохоне. Поэтому можно рассматривать свинец залежи Чемпион риф, с одной стороны, и залежи Ориенталь, с другой, как автономные образования, связанные с различными источниками, характеризующимися различными отношениями U/Pb. Примечательно, что свинец из галенитов месторождения Чигаргунта, расположенного в южной части Коларского зеленокаменного пояса, аналогичен свинцу залежи Ориенталь. Близки эти рудные объекты по составу руд — они относятся к золото-сульфидно-кварцевому типу с преобладанием арсенопирита в Чигаргунте. Наконец, нужно отметить, что сера сульфидов Коларского месторождения имеет близкие нулевым значения b34S, что дает возможность предполагать ее мантийное происхождение.
Калий-аргоновые определения возраста слюд из пегматитов и биотита из околорудных метасоматитов сводятся к цифрам 2180—2465 ± 40 млн. лет, которые следует рассматривать как омоложенные, отражающие время закрытия К — Ar системы в связи с выходом породы из критических температурных условий.
Таким образом, общая генетическая модель месторождений коларского типа может трактоваться как модель эпигенетического оруденения в зеленокаменных трогах, связанного с фазовым развитием нижнекорового магматического источника, сообщающегося с мантийными очагами. Оруденение формировалось в слабопроницаемой, стволовой по строению, структурно-гидродинамической системе, миграция растворов в которой обеспечивалась избыточным давлением флюидов. Совмещение в рудном поле продуктов автономно проявлявшихся различных источников обусловливает вероятность определенных вариаций в составе и масштабах оруденения в месторождениях коларского типа, зависящих также и от геологической обстановки. Упоминавшиеся месторождения кратона Карнатака (Южная Индия) могут рассматриваться как производные моногенного источника: Чигаргунта залегает в гранито-гнейсах и в зоне их контакта с амфиболитами, Хатти — в подобном троге, среди амфиболитов. Вертикальный диапазон оруденения зависит, очевидно, в основном от продуктивности источника и благоприятной структурной обстановки.