Перспективы золотоносности железисто-кремнистой формации Египта и Курской магнитной аномалии

Полный текст

Введение * Докембрийские полосчатые железисто-кремнистые формации (ЖКФ) - одно из величайших минеральных сокровищ земного шара. Это - главный мировой источник железа. Породы ЖКФ широко распространены в архее и палеопротерозое и содержат стратифицированные залежи железной руды. Наиболее важные районы распространения пород ЖКФ - озеро Верхнее (США), Рапитан, Лабра- дор (Канада), Хамерсли (Австралия), Трансвааль (Южная Африка), Кривой Рог (Украина), Воронежский кристаллический массив, Курская магнитная аномалия (КМА) (Россия), Минас-Жерайс (Бразилия). Новые данные свидетельствуют о том, что отложения железисто-кремнистой формации могли образоваться в палеозое. В Китае обнаружено месторождение полосчатых железных руд кембрийского возраста (527 млн лет) [1]. Важное значение имеют и сопутствующие полезные компоненты, в частности золото. На юге Африки, в Зимбабве, расположена группа мелких месторождений золота в относительно небольших зеленокаменных поясах (трогах). Более крупные месторождения, как правило, комплексные и сочетают несколько типов месторождений. В зеленокаменном поясе Амалия в Южной Африке в отложениях ЖКХ разрабатываются три месторождения: Абельскоп, Гудплейс, Бозменрус, а в Танзании осваивается месторождение Гейта (Западная Африка). Таким образом, с докембрийскими отложениями железисто-кремнистой формации пространственно связано проявление благороднометалльной минерализации и, в частности, золотого оруденения. Особенности локализации месторождений золота в породах железисто-кремнистой формации исследованы на территории КМА и в Восточной пустыне Египта. Цель работы - изучить геологические особенности состава и строения пород железисто-кремнистой формации Восточной пустыни Египта и КМА с позиций их потенциальной золотоносности и прогнозирования комплексных золото-железорудных месторождений в докембрийских формациях фундамента древних платформ. Основываясь на геологической обстановке и предполагаемом способе формирования, Г. Гросс выделил три основных типа образований железисто-кремнистой формации [2]: 1. вулканогенно-осадочный субмаринный (тип Алгомы), потенциально золотоносный, обычно архейского возраста; 2. осадочно-терригенный мелководный (тип Сюпириор), как правило, палеопротерозойского возраста; 3. неопротерозойские залежи железистых кварцитов (тип Рапитан), также относятся к ЖКФ, но гораздо менее распространены по сравнению с архейско-нижнепротерозойскими отложениями. 1. Железисто-кремнистые формации Курской магнитной аномалии Одним из изученных районов распространения пород ЖКФ является Курская магнитная аномалия. КМА - это крупнейший железорудный бассейн в России, который занимает площадь более 160 тыс. км2 и приурочен к Воронежскому выступу докембрийских кристаллических пород. Железисто-кремнистые отложения прослежены в меридиональном направлении вдоль троговых зон, приурочены к кристаллическому фундаменту, глубина залегания которого колеблется в пределах 60-650 м. Общая мощность продуктивной толщи железистых кварцитов достигает 200 м. Богатые руды связаны с древней корой выветривания железистых кварцитов, являясь продуктом их окисления и природного обогащения. Они состоят в основном из мартита, мелкочешуйчатого гематита, лимонита и сидерита. Богатые руды проявлены в двух формах залегания: горизонтальные плащеобразные залежи на головах пластов железистых кварцитов и крутопадающие залежи, уходящие иногда на глубину до 700 м. Железные руды докембрийского возраста перекрыты чехлом палеозойских, мезозойских и кайнозойских отложений мощностью до 350 м и более. Запасы разведанных месторождений превышают 65,2 млрд т; из них более половины сконцентрировано в уникальных по запасам месторождениях: Михайловском в Курской области, Лебединском, Стойленском, Стойло-Лебединском, Коробковском и Приоскольском - в Белгородской области. Запасы каждого превышают 2 млрд т. На территории бассейна КМА распространены два промышленных типа железных руд: осадочно-метаморфизованные железистые кварциты (джеспилиты) (до 40 % Fe) и богатые железные руды коры выветривания (до 65 % Fe). Железистые кварциты слагают большую часть пород средней свиты курской серии нижнего протерозоя. Среднее содержание Fе в железистых кварцитах 32-36 %, в мартитовых и железно-слюдковомартитовых рудах коры выветривания 52-66 % с малым содержанием вредных примесей. Например, палеопротерозойские железисто-кремнистые формации Воронежского кристаллического массива (ВКМ) имеют низкое содержание Al, Ti, Cr, Ni и REE. Результаты минералого-геохимических исследований металлоносных кремнистых обломочных пород Коробковского, Лебединского, Стойленского и Александровского месторождений Старооскольского железорудного района Курской магнитной аномалии показали их геохимическую специализацию на U, Y, TR, Zr, Р, As, Se, Au, Ag при высокой вариативности содержания перечисленных элементов [3]. Изучение рудоносности кремнистых пород на площади промышленного железорудного района весьма перспективно, учитывая значительные ресурсы содержащихся в них полезных компонентов (U, Au, Y, TR, Zr и т.д.), которые могут быть попутно извлечены при комплексном освоении крупнотоннажных железорудных месторождений. Золотоносность железисто-кремнистых отложений также проявлена в породах фундамента Воронежского кристаллического массива. Известны небольшие проявления золота в железистокремнистых образованиях обоянского комплекса раннего архея, содержащие до 5,9 г/т Pt и 1,3-7,5 г/т Au [4]. Обломочные породы стойленской свиты курской серии нижнего протерозоя КМА в отдельных участках района сульфидизированы, и только в таких минерализованных преимущественно пиритом породах установлено значимое содержание золота. Базальные кварцевые конгломераты мощностью 1,0-1,3 м содержат золото от 1,0 до 3,0 г/т. Относительно повышенная золотоносность (до 6 г/т) отмечена в конгломератах южного фланга Коробковского месторождения КМА. Золотоносные конгломераты сильно деформированы и метаморфизованы, содержат большое количество циркона и ильменита (до 15 %), а среди сульфидов заметно возрастает роль пирротина Наиболее полно изучены многочисленные проявления золота, приуроченные к железистым кварцитам «курского типа». Курский тип месторождений объединяет кварц-конгломератовые прослои с повышенным содержанием золота, металлов платиновой группы, отчасти урана, связанные с раннепротерозойскими рифтогенными структурами. Содержание драгоценных металлов в различных металлогенических зонах колеблется в широких пределах: от Pt - 10-100 мг/т, Pd - 20-200 мг/т, МПГ до 0,5 г/т, Au - 0,1-475 г/т, U - 0,05-0,15 %. Повышенное содержание золота также приурочено к межформационным сланцам палеопротерозойского комплекса [3]. 2. Железисто-кремнистые формации Восточной пустыни Египта Другой район распространения отложений ЖКФ, который исследуется в последнее время, - это территория Восточной пустыни Египта, занимающая северо-восточную окраину АравийскоНубийского щита (рис. 1). Полосчатые железистые кварциты и джеспилиты распространены в неопротерозойских осадочно-вулканогенных породах докембрийского фундамента (760-650 млн лет) и вытянуты в троговых зонах вдоль западного побережья Красного моря. Они отнесены к зеленосланцевой фации метаморфизма. В геологической литературе железисто-кремнистые полосчатые породы соответствуют Bended Iron Formation (BIF). Ореол отложений ЖКФ занимает площадь около 30 тыс. км2. Общие запасы железной руды ЖКФ в Восточной пустыне составляют 53 млрд т [5], которые в настоящее время не используются изза высокого содержания в них SiO2 [6]. Минеральный состав полосчатых железистых кварцитов из разных районов Восточной пустыни Египта определяется присутствием двух главных минералов: кварца и гематита; кроме того, постоянно в небольших количествах отмечены магнетит и апатит. Полосчатые железные руды относятся к оксидной (магнетит + гематит), силикатной (кварц + хлорит, кальцит, эпидот, плагиоклаз) и карбонатной (сидерит, кальцит) геохимическим фациям. 3. Геолого-геохимические особенности железисто-кремнистых пород КМА и Восточной пустыни Египта Наиболее интересная геохимическая особенность объектов ЖКФ Восточной пустыни Египта - высокие отношения Fe/Si и Fe3+/Fe2+ сравнительно с другими железисто-кремнистыми формациями мира. ЖКФ Египта имеют более высокие значения Al и низкие Cr, Ni в отличие от железистых кварцитов других регионов (табл. 1). Малое количество первичных сульфидов и сидерита говорит об удалении среды осадконакопления от наиболее глубоких частей бассейнов [7]. Оксидная и силикатная геохимические фации ЖКФ наиболее распространены, а в Восточной пустыне Египта карбонатная фация присутствует на некоторых месторождениях - Вади Кареим, Вади Даббах и Хадрабиа. Кремнистые, карбонатно-кремнистые и руднокарбонатно-кремнистые включения прослежены в гематитовых слойках и биминеральных гематиткварцевых прослойках. Подобные образования могут иметь отчасти коллоидное происхождение, указывать на характер и способ минералообразования в диагенезе. На месторождениях Египта полосатые железные руды различаются по содержанию в них оксидов железа. Содержание Fe2O3 в отложениях ЖКФ всегда более 50 %. Содержание SiO2 обычно 37-44 %, А12О3 - до 1,5-2 % [9]. Содержание таких компонентов, как ТiO2, MnO, MgO, CaO, Na2О, К2О, СО2 не превышает нескольких долей процента. Содержание серы и фосфора - несколько тысячных, иногда сотых долей процента (табл. 2). Отмечается довольно высокое содержание железа в яшмовидном кварце, обусловленное присутствием тонко рассеянного дисперсного гематита и единичных включений мартитизированного магнетита. Повышенные количества кальцита в кварцевых слойках египетских месторождений ЖКФ связаны с тончайшими прожилками эпигенетического карбоната, рассекающего породу. Относительно высокое отношение Fe/Si = 1,8- 6,2 (рис. 2) [2] делает их потенциально привлекательными для добычи железной руды и позволяет их разделить на измененные (Fe/Si > 3,0) и неизмененные (Fe/Si < 3) руды. Отношение Fe/Si значительно выше для египетских ЖКФ, затронутых изменением (гидротермально-метасоматическим) по сравнению с неизмененными отложениями. Неизмененные отложения имеют более низкие значения Feобщ и FeO/Fe2O3 и обычно более высокое содержание Al2O3 по сравнению с измененными железокремнистыми породами (табл. 2). Рис. 1. Схематическая геологическая карта Египта [8]: вставка показывает расположение месторождений ЖКФ (в кружках) [Figure 1. Schematic geological map of Egypt [8]: the insert shows the location of the BIF deposits (in circles)] Таблица 1 Геолого-геохимические особенности железисто-кремнистых пород КМА и Восточной пустыни Египта [Table 1. Geological and geochemical features of ferruginous-siliceous rocks of Kursk Magnetic Anomaly (KMA) and the Eastern Desert of Egypt] Параметры ЖКФ [Parameters BIF] ЖКФ Курской магнитной аномалии [BIF of Kursk Magnetic Anomaly] ЖКФ Восточной пустыни Египта [BIF of the Eastern Desert of Egypt] Возраст (млрд лет) [Age (billion years)] AR (>2,7) V (0,75-0,65) Тектоническая позиция [Tectonic position] Зеленокаменный пояс [Greenstone belt] Активизированная окраина кратона [Activated craton edge] Структурная позиция [Structural position] Троговые зоны фундамента Русской платформы [Trough zone of the basement of the Russian platform] Троговые зоны в фундаменте Аравийско-Нубийского щита [Trough zone of the basement of the Arabian-Nubian shield] Вид деформации горных пород и текстуры [Kind of rock deformation and texture] Складчатость блоковая, тонкая полосчатость [Folding block, thin banding] Складчатость, грубая плойчатость [Folding, rough flatness] Вмещающие породы, мощность рудовмещающих отложений [Host rocks, thickness of ore-bearing deposits] Толеиты и известковисто-щелочные вулканиты, туфы, граувакки, глинистые сланцы Более 200 м [Tholeiites and calcareous-alkaline volcanics, tuffs, greywackes, shales More than 200 m] Толеиты и известковисто-щелочные вулканиты, туфы, граувакки 5-30 м [Tholeites and calcareous-alkaline volcanics, tuffs, greywackes 5-30 m] Вулканизм [Volcanism] Базальтоидный субмаринный [Basalt submarine] Толеитовый субмаринный [Tholeitic submarine] Геохимические особенности пород. Содержание Fe, Fe3+, Si, Fe/Si, сульфиды металлов, REE [Geochemical features of rocks. Fe, Fe3+, Si, Fe/Si, metal sulphides, REE content] Повышенное содержание Cr, Mn, Ni, Cu, As и Au [High grades of Cr, Mn, Ni, Cu, As and Au] Fe2O3/FeO = 5,5-8. Fe/Si = 1,4-2,75. Пониженные Cr, Co, Ni. [Lower Cr, Co, Ni.] Sm, + Nd, | + Eu Геохимические фации пород [Geochemical facies of rocks] Оксидная, силикатная, карбонатная [Oxide, silicate, carbonate] Оксидная, силикатная, карбонатная [Oxide, silicate, carbonate] Минеральный тип руд [Mineral type of ores] Магнетит-гематитовый [Magnetite-hematite] Кварц-магнетит-гематитовый [Quartz-magnetite-hematite] Рудные минералы [Ore minerals] Магнетит > гематит [Magnetite > hematite] Магнетит = гематит [Magnetite = hematite] Рис. 2. Геохимическая диаграмма отношения Si/Fe в измененных и неизмененных породах ЖКФ Египта [2] [Figure 2. Geochemical diagram of the Si/Fe ratio in the fresh and altered rocks of the BIF of Egypt [2]] Химический состав пород железокремнистой формации Египта и России (КМА) Таблица 2 [Table 2. Chemical composition of rocks of the ferruginous-siliceous formations of Egypt and Russia (KMA)] %/ppm Умм Шадад [Um Shadad] Вади-эль-Дабба [Wadi El Dabbah] Вади Карим [Wadi Kareim] КМА [Михайловское месторождение] KMA [Mikhail Field] Takla et al., 1999 [10] Khalil, 2012 [7] Essawy et al., 1997 [11] Савко, 2015 [12] [Savko, 2015 [12]] SiO2 27,81 39,96 27,42 52,14 TiO2 0,08 0,31 0,09 0,02-2015 Al2O3 2,08 6,21 1,18 0,27 Fe2O3 53,20 38,60 58,91 48,57 FeO 10,66 5,42 4,73 - MnO 0,07 0,06 0,05 0,02 MgO 0,83 1,89 0,74 0,15 CaO 3,15 2,79 2,78 0,25 Na2O 0,34 1,18 0,07 0,08 K2O 0,20 1,05 0,02 0,14 P2O5 0,06 1,19 0,39 0,08 Zr 43 77 20 1,5 Y 45 36 18 1,04 Sr 70 77 68 10,2 Zn 701 15 26 4,9 Cu 180 39 86 10,6 Ni 152 5 39 - Co 41 72 8 6 В железных рудах, за исключением наиболее северного месторождения Хадрабиа (Hadrabia), преобладающий оксид - магнетит, считающийся первичным, даже если он сильно мартитизирован. На месторождении Хадрабиа определены равные количества магнетита и гематита. Сланцеватость отмечается от макродо мезои микроуровней (рис. 3). В железной руде отмечена микробрекчия в рудных гематитовых прослоях, связанная, возможно, с проявлением субмаринных землетрясений при активизации вулканической деятельности (рис. 4). Обычно магнетитовые слойки чередуются с гематитовыми и силикатными, и лишь в рудах Хадрабиа отмечены седиментогенные оолитовые и пизолитовые текстуры. Рис. 3. Микрои мезополосчатость железисто-кремнистых отложений Египта [Figure 3. Macroand mesoscale of ferruginous-siliceous deposits of Egypt] Рис. 4. Гематитовая микробрекчия в железной руде [Figure 4. Hematite microbreccias in iron ore] Источниками железа и кремния в ЖКФ обычно являются: химическое выветривание на континентах [13]; вулканическая субмаринная активность или гидротермальная деятельность на дне океана и в осадочных бассейнах [14]; гидротермальное выщелачивание ранее существовавших осадков [15]. Субмаринная вулканическая активность была проявлена в виде образования щелочно-известковых лав и толеитовых базальтов и сопровождалась гидротермальной деятельностью, связанной с островодужным вулканизмом. Эти процессы являются наиболее вероятными источниками железа и кремнезема для ЖКФ на территории Египта. Так, все египетские месторождения ЖКФ (за исключением Эль-Дабба) по условиям образования и отношению SiO2/Al2O3 соответствуют газогидротермальным месторождениям (рис. 5). Рис. 5. Геохимическая диаграмма отношения Al2O3/SiO2 в ЖКФ месторождений: 1 - Ум Гхамис [10]; 2 - Ум Нар [16]; 3 - Вади-эль-Даббах [9]; 4 - Хадрабиа; 5 - Ум Шаддад [10]; 6 - Вади Карим; 7 - Гебель Семна [7] [Figure 5. Geochemical diagram of the Al2O3/SiO2 ratio in BIF deposits: 1 - Um Ghamis [10]; 2 - Um Nar [16]; 3 - Wadi al-Dabbah [9]; 4 - Hadarbia; 5 - Um Shaddad [10]; 6 - Wadi Karim; 7 - Gebel Semna [7]] С полосчатыми железистыми кварцитами Египта пространственно связана золотая минерализация, представляющая одну из самых древних проявлений золотой руды. Содержание золота в отложениях ЖКФ варьируется от 0,8 до 2,05 г/т (со средним значением 1,5 г/т). Золото показывает значительную положительную корреляцию с Cu, Ni, Co, Pb, Zn и V. Главными компонентами минерализованных золотосодержащих зон в полосчатых железистых кварцитах являются пирит, халькопирит, сидерит, хлорит, карбонаты и кварц. Содержание золота от 0,3 до 0,6 г/т установлено в железных рудах месторождений Ум Нар и Габал Эль-Хадид. Исследования распределения золота в районе Ум Нар показали, что золотом обогащены гематитовые полосы относительно более богатых магнетитом прослоев. Золотая минерализация, связанная с оксидной фацией пород, была установлена также в районах Вади Карим, Габал Эль-Хадид и Увейнат [6]. Высокой золотоносностью отличаются железистокремнистые породы районов Вади Карим, Вадиэль-Даббах, Умм-Гхадис, Габал-Эль-Хадид и Ум Нар. Первоначальный золотосодержащий минерал является магнетитом, и его мартитизация обусловила вынос золота и его локальную концентрацию в гематите (мартите). Увеличение содержания золота приурочено к менее деформированным частям железокремнистых пород в связи с перераспределением золота из областей с высокой степенью деформации пород до участков с меньшей деформацией в условиях пластической деформации железисто-кремнистых отложений. Высокое содержание золота выявлено в местах, где проявлены сдвиговые трещины и трещины отрыва, которые могут являться канальными путями для золотосодержащих флюидов. Золото установлено здесь в кварц-карбонатных прожилках в породах ЖКФ. Заключение Месторождения золота железисто-кремнистых пород достаточно распространены и занимают определенную геологическую позицию. Это выражается в следующем: · промышленное оруденение в железисто-кремнистых формациях в зеленокаменных поясах приурочено к линейным трогам, ориентированным вдоль осевой линии зеленокаменных поясов; · железорудные горизонты, как правило, подстилаются толщей кальциево-щелочных метабазальтов или их туфов вулканической островной дуги; · золотосодержащие залежи в породах ЖКФ проявлены в районах распространения месторождений вулканогенных массивных сульфидных руд; · золотая минерализация тяготеет к гематитовым прослоям в сланцах, пластам сульфидной или карбонатной фаций, кремнистым обломочным породам, имеет стратифицированный характер, представлена вкрапленным и прожилково-вкрапленным типами руд; · ведущее значение на оруденение оказывает структурный контроль, который выражается в формировании зон повышенной проницаемости в железисто-кремнистых породах в местах проявления различных тектонических дислокаций, трещин сдвига и трещин отрыва, выполненных золотокварц-сульфидной минерализацией; · оруденение египетских месторождений ЖКФ представлено измененными (Fe/Si > 3,0) и неизмененными (Fe/Si < 3) рудами (в зависимости от признаков гидротермальной деятельности), а геохимические особенности золотосодержащих пород ЖКФ указывают на высокие отношения SiO2/Al2O3, Fe/Si и Fe3+/Fe2+, что свойственно измененным (гидротермальным) месторождениям железистокремнистой формации мира; · минеральный состав золотоносных ЖКФ определяется присутствием двух главных минералов: кварца и гематита, кроме того, постоянно в небольших количествах присутствуют магнетит и апатит; · в породах египетских ЖКФ отмечено повышенное содержание золота (до 2,05 г/т) в гематитовых прослоях, содержащих Cu, Ni, Co, Pb, Zn и сульфидную минерализацию; · в подстилающих зеленокаменных породах промышленные концентрации золота тяготеют к пересечению разломов и зон рассланцевания пород; · оруденение не распространяется в перекрывающие железисто-кремнистые породы и осадочные толщи; · перспективными для выявления золотосодержащей минерализации в породах ЖКФ на территории Египта могут быть железокремнистые отложения с проявлением продуктов эпигенгетической гидротермальной деятельности в результате активизации субмаринного вулканизма толеитового типа.

Об авторах

Хани Эльсайед Шарафельдин

Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе

Автор, ответственный за переписку.
Email: hanisharfeldin@gmail.com

аспирант кафедры геологии месторождений полезных ископаемых

hanisharfeldin@gmail.com

Александр Александрович Верчеба

Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе

Email: hanisharfeldin@gmail.com

декан геологоразведочного факультета, профессор, доктор геолого-минералогических наук

hanisharfeldin@gmail.com

Список литературы