Геологическое строение и условия образования золоторудных месторождений Лега Демби и Сакаро: Южная Эфиопия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.11, кандидат геолого-минералогических наук Сиюм Хайле Тека

• Сиюм Хайле Тека
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Сиюм Хайле Тека

Введение.

Глава I. Физико-географический очерк.

Глава П. История геологической изученности района.

Глава П1. Геологическое строение района.

Стратиграфия.

Тектоника.

Разрывные нарушения.

Полезные ископаемые.

Редкие металлы.

Глава IV. Геология месторождений золота.

Литология.

Структура.

Контроль золотой минерализации.

Вторичные изменения вмещающих пород.

Глава V. Цитологический состав рудовмещающих комплексов.

Минералогия рудных жил.

Глава VI. Геохимическое изучение рудного района и золотых месторождений.

Месторождение Лега Демби.

Золотое месторождение Сакаро.

Глава VII. Оценка Р - Т условий формирования золотой минерализации и регионального метаморфизма.

Термодинамические параметры минералообразования.

Р-Т оценки регионального метаморфизма.

Термобарометрия.

Количественная оценка степени метаморфизма.

Глава VIII. Возраст золотой минерализации.

Рубидий-стронциевая геотермометрия.

Глава IX. Генезис золотой минерализации.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Геологическое строение и условия образования золоторудных месторождений Лега Демби и Сакаро: Южная Эфиопия»

Актуальность работы. Месторождения Лега Демби и Сакаро являются одними из крупнейших золоторудных месторождений в Эфиопии. Они известны с 1930 г. и разрабо-тываются с 1941 г. Однако ещё остаётся много нерешенных вопросов, связанных с перспективами месторождений, методами поисков и с установлением их генезиса. Крайне важно выявить факторы контроля оруденения; условия образования промышленных руд; определить геохимические особенности руд, источники рудного вещества, природу рудоносных флюидов; дать прогноз рудных тел на глубину и решить другие вопросы геолого-экономического характера.

Главная цель работы состоит в выяснении особенностей строения и условий формирования месторождений. Особое внимание было уделено изучению флюдных включений в минералах рудной ассоциации; изотопного состава РЬ, С, Н, О; установлению источников золота и ассоциирующих металлов; происхождению гидротермальных флюидов; выявлению сопутствующих золоту металлов; установлению механизма осаждения золота; выявлению элементов-спутников золота; сопоставлению с другими золотыми рудами, месторождениями и рудо-проявлениями региона; изучению природы гидротермальных флюидов, связанных с золотой минерализацией.

Фактическая основа и методика исследования. В основу работы положен материал, собранный автором в ходе полевых работ 1994-1996 годах. За последний период были проанализированы данные предыдущих исследований по золотой минерализации, структуре, геологическому строению пояса Адола, и, особенно, золотых месторождений Лега Демби и Сакаро. В результате было выполнено литологическое картирование вмещающих пород и составлена геологическая карта масштаба 1:500. Также изучалась петрография и петрохимия вмещающих пород. Сбор образцов выполнялся по профилям через рудные тела, находящиеся в гранито-гнейсах на востоке и кварцево-слюдистых графитовых сланцах на западе. На западе был также изучен керн скважины 601, пробуренной через западный контакт рудной зоны. Собранные образцы были исследованы петрографически и минералогически. Были выполнены анализы: силикатные и на элементы-спутники. Исследования флюидных включений выполнены на образцах рудного кварца. Детально изучены шлифы и сделано 20 химических анализов горных пород. Проведено рентгеновское исследование в лаборатории геологического факультета университета Майнц, Германия (16 образцов). Исследование флюидных включений производилось в лабораториях кафедры геологии и геохимии полезных ископаемых геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Получено 14 анализов изотопов РЬ, КЬ, Бг, Б, С, О.

Научное и практическое значение работы.Впервые установлена гидротермально-ме-таморфогенная природа золоторудных месторождений Лега Демби и Сакаро, которые формировались при температуре 300-400° С и давление 1.5-3.5 кбар. Установлена важная роль в образовании и размещении гидротермальных изменений и золотой минерализации сдвиговых деформаций. Изучен парагенезис кварцевых жил, который представлен золотом, сульфидами и сульфосолями меди, свинца, цинка и карбонатами. Определены термодинамические и физико-химические параметры формирования руд по данным исследования флюидных включений в рудных кварцах; изучен изотопный состав РЬ, С, О, Н, что позволило установить природу минералообразующих флюидов и выяснить источник рудного вещества. По результатам изучения рудовмещающих структур, морфологии и строения жил с учетом геохимических исследований даны рекомендации о проведении роиско-во-разведочных работ на месторождениях Лега Демби и Сакаро.

Защищаемые положения

1. Кварц-золоторудные месторождения Лега Демби и Сакаро рудного района Адоля расположены среди пород Аравийско-Нубийского щита на юге Эфиопии. Эти породы слагают узкую ленту внутри Мозамбикского пояса гнейсов и представляют собой остатки офи-олитов островных дуг, сформированных в течение неопротерозойского цикла Уилсона. Горные породы метаморфизованы до уровня высоких ступеней зеленосланцевой - низких ступеней амфиболитовой фаций. Позже они подверглись ретроградному метаморфизму зеленосланцевых фаций и тектоническим деформациям.

Структура района и месторождений формировалась в течении 5 фаз деформации (Дь Д2, Дз, Д*, Д5). Ранние фазы (Д1, Д2) характеризуются сдвигово-взбросовыми т^ктони- (/ ческими движениями. Остальные фазы представлены системами кливажа, рассланцева-ния, будинажа, тектонической расслоенности и трещиноватости. Они отличаются друг от друга ориентировкой полей напряжений и термодинамическими условиями деформирования.

2. Термодинамические условия формирования рудовмещающих метаморфических комплексов были оценены с помощью комплекса методов. Температуры, полученные по сосуществующим гранат-биотиту и гранат-роговая обманка составляют 450-550° С. Гранат-роговая обманка-плагиоглаз-кварцевый геобораметр и тетраэдрический А1 в роговой обманке дают значение давления при региональном метаморфизме 5.3-7 КЬ. Арсенопиритовый термометр дает значения 400-500° С. Мусковитовый геобарометр дает давления в пределах 4-5 КЬ. Это подтверждается ассоциацией кианита и плагиоклаза и отсутствием Маргарита и парагонита, что характеризует минимальное давление как 3.3, а максимальное около 5 КЬ для принятой температуры 470° С.

3. Золотая минерализация месторождений Лега Демби и Сакаро контролировалась структурой и литологией пород. Структурный контроль в Лега Демби выражался в приуроченности оруденения к деформированным и смещенным блокам метаосадочных пород по региональным зонам сдвигов Лега Демби и Афлата, имеющим ширину около 150 м. В районе Сакаро минерализация приурочена к тектоническим контактам между амфиболитами и метаосадочными породами. Ограниченность минерализации по мере удаления пением тектонических процессов и неблагоприятными для ру

Литологический контроль золотой минерализации выразился в размещении оруденения в менее компетентных метаосадках на об^1Г месторождениях. Эти породы были оптимально проницаемы для флюидных потоков и образования золото-кварцевых жил, вследствие их расслоенности и деформированное™. Присутствие полосчатых кварцевых жил на Лега Демби и Сакаро свидетельствует о циклических изменениях флюидного давления (от высокого до низкого) во время отложений золота с временным супралитостатическим давлением флюидов. На это указывает присутствие брекчиевых кварцевых жил на месторождении Лега Демби.

4. Изучение флюидных включений в кварцевых жилах на Лега Демби и Сакаро обнаружило пять типов включений, из которых только два (такие как низко-СОг-НгО и высоко-С0г-Н20) генетически связаны с минерализацией золота. Низко-ССЬ-НгО включения показывают нижнюю температуру растворения до -44° С. Некоторые из них содержат твердые включения. Такие включения, а также отмеченные выше два типа контрастных по содержанию углекислоты включений соответствуют необходимым условиям для несмесимости флюидов. Первичные золотосодержащие флюиды характеризуются высоким содержанием кальция и представлены системой Н20-С02-СаС12-КаС1-[КС1-СН4]. Осаждение золота объясняется, главным образом, потерей частиц серы в течении разделения флюидных фаз и, частично^ период сульфидации в кварцевых жилах.

Датированием возраста Ш)-8г методом по мусковиту определен возраст золотой минерализации 550±40млн. лет. Возраст пород 550-500 млн. лет для «посттектонических гранитов» зеленокаменного пояса Адола, фиксирует конец Панафриканского тектоно-тер-мального события. Возраст минерализации совпадает с датированием по циркону РЬ-РЬ методом, составляющим 650-550 млн. лет, что соответствует заключительной стадии тек-тономагматической активности панафриканских событий Южной Эфиопии. Таким образом, золотая минерализация формировалась во время стадии кратонизации гранитов зе-ленокаменных образований пояса Адола. скими свойствами пород.

5. На Лега Демби вмещающие породы характеризуются повышенным содержанием золота и образуют широкие геохимические аномалии. Кроме того, установлены аномалии РЬ, Си, As и Sb. В отличии от Лега Демби, на месторождении Сакаро развиты аномали As, W, РЬ, Си. Эти элементы-спутники находятся только в рудной зоне. На основании геолого-геохимических исследований намечен комплекс поисковых признаков и предпосылок.Он включает тектонический и литологический контроль оруденения; выделение геохимических аномальных ореолов (Au, Pb, As, Sb, W, Си и др. элементы), околорудных зон изменения (серицитизация, хлоритизация, карбонатазация, сульфидизация и др.) Проведенные о „ исследования выявили высокую потенциальную золотоносность неопротерзоиских мобильных поясов Южной Эфиопии.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на двух международных конференциях в г.Александров (2003 и 2004 гг.) и опубликованы в трудах этих конференцийг. Сделан доклад и опубликованы тезисы на 32 МГК (Италия, Флоренция, 2004). Приняты к печати две статьи.

Работа выполнена на кафедре геологии и геохимии полезных ископаемых геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова при постоянном содействии и помощи научного руководителя профессора, д.г.м.н. В.И. Старостина, научного консультанта, д.г.м.н., профессора Р.Н. Соболева и доцента H.H. Шатагина. На разных этапах диссертанту помогли советами и консультациями сотрудники кафедры геологии и геохимии полезных ископаемых (вед.н.с. Ф.П. Мельников, с.н.с. Д.Р. Сакия, доц. А.Л. Дергачев, доц. A.A. Бурмистров, инж. E.H. Балычев и др.), а так же профессор Л.Д. Оникиенко (МГГРУ). Кроме того, успешному проведению исследований способствовали представители зарубежных учреждений, в частности, геологического факультета при университете Майне, - ФРГ, prof. Kroner А. (декан) и Dr. Ismail Hussen (сотрудник), а также MIDROC (Эфиопия) Dr. Aregaw Yerdaw (генеральный, менеджер). Всем этим лицам автор приносит глубокую благодарность.

Заключение диссертации по теме «Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения», Сиюм Хайле Тека

Заключение

Золоторудная провинция Южной Эфиопии, в состав которой входит и рудный район Адоля, располагается в зоне, переходной между Нубийско-Аравийским и Мозамбикским поясами. Здесь отмечается выклинивание к югу полос, сложенных верхнепротерозойскими образованиями и расширение промежуточных блоков переработанных более древних пород. В данной зоне в течении всего протерозоя и в начале фанерозоя активно протекали процессы многократной тектоно-метаморфогенной переработки рифтогенных комплексов пород, приводившие к многоступенчатой регенерации и концентрации рудного вещества и,прежде всего, золота в разломно-трещинных структурах.

В исследованном регионе наиболее значимым фактором рециклинга золотого орудене-ния явились Панафриканские тектоно-термальные события. Возраст оруденения и заключительная фаза Панафриканских процессов приблизительно совпадают - 550±40 млн.лет. Выделяются малосульфидные золото-кварцевые жильные системы и обширные геохимические ореолы, в пределах которых в благоприятных геолого-струкгурных обстановках концентрации золота достигают промышленных уровней.

Месторождения золота образовалось в результате комбинации: разделения флюидной фазы и сульфидизаци в кварцевых жилах. Датированием возраста Шэ-Бг методом по мусковиту определен возраст золотой минерализации 550+-40млн. лет. Возраст пород 550500 млн. лет для «посттектонических гранитов» зеленокаменного пояса Адола, фиксирует конец Панафриканского тектоно-термального события. Возраст минерализации совпадает с датированием по циркону РЬ-РЬ методом, составляет 650-550 млн.лет заключительной стадии тектономагматической активности Панафриканских событий Южной Эфиопии. Таким образом, золотая минерализация формировалась во время стадии кратонизации гранитов зеленокаменных образований пояса Адола.

На Лега Демби вмещающие породы имеют аномальное содержание золота и образуют широкий золотой ареал. Кроме того, установлены аномалии РЬ,Си,Ав и БЬ, тогда как месторождение золота в Сакаро характеризуется аномалиями Ав^,РЬ,Си. Эти элементы-спутники находятся только в рудной зоне. Отсюда следует, что необходимо проводить региональные литолого-геохимические исследования для выявления перспективных площадей. Это требует анализа золота с чувствительностью больше 5 ррЬ. Другие приведенные выше элементы-спутники также могут быть использованы для проведения поисков золо-та.Установлены зоны изменения, такие как окремнение, серицитизация, хлоритизация, карбонатизация, сульфидизация и др. Вариации химизма вмещающих пород также помогают выявить такие зоны. Хотя не со всеми зонами изменениями связана золотая минерализация, тем не менее присутствие наложенных минералов может указывать на присутствие золотой минерализации. Так на месторождении Лега Демби проявлена карбонатизация. Методы поисковой геофизики также могут помочь при выявлении зон изменения.

Рис. 39 Схематическая модель гидротермальной золотоносной системы месторождения Лега Демби.

Схематическая модель подобной гидротермальной системы изображена на рис. 39 Здесь показано на примере месторождения Лега Демби формирование в рифтовых системах глубинного заложения линейных рудных поясов в сдвиговых разломах. Эти нарушения служили флюидопроводниками и коллекторами метаморфогенно-гидротермальных золотоносных растворов. Происходил вынос из зон гранулитовых фаций золота в форме комплексных соединений Аи(Ш)" и отложение Аи в ассоциации с кремнезёмом и сульфидами на участках развития зеленосланцевых фаций или на границе их с амфиболитовыми в сдвигово-раздвиговых структурах и зонах трещиноватости.

Полученные в данной работе результаты позволяют произвести переоценку золоторудного потенциала не только рудных районов Южной Эфиопии, но и других докембрийских металлогенических провинций мира. Одним из главных факторов контроля оруденения в их пределах являются периоды или стадии максимальной переработки более древних вул-каногенно-осадочных комплексов и интрузивных образований основного и ультраосновного составов, содержащих первичную золоторудную мннерализацию.Эта переработка включает образование мощных флюидно-динамических систем, возникающих при региональном метаморфизме и тектоно-магматических импульсах в зонах с повышенными значениями геотермального градиента.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Сиюм Хайле Тека, 2004 год

1. Балашов Ю.А. Геохимия редкоземельных элементов. М.:Наука, 1976,267 с.

2. Беллавин О.В., Вагшаль Д.С., Ниренштейн В.А. Шарташский гранитный массив (Средний Урал) и связь с ним золотого оруденения//Изв. АН СССР.-Сер. геол.-1970.-№6.-С.86-90. Бетехтин А.Г. Минералогия. М.: Госгеолиздат, 1950. 955с.

3. Бородаевский Н.И., Бородаевская М.Б. Березовское рудное поле.-М.: Металлургиздат, 1947.264 с.

4. Бородаевский Н.И., Кутюхин П.И. О происхождении жильных трещин Березовскогс золоторудного месторождения // Советская геология, 1939, №2, с. 81-84.

5. Бортников Н.С., Генкин А.Д., Коваленкер В.А. Минералого-геохимические показатели условий гидротермального рудообразования / Эндогенные рудные районы и месторождения. М.: Наука, 1987. С.40-59.

6. Бортников Н.С., Прокофьев В.Ю., Раздолина Н.В. Генезис золото-кварцевого месторождения Чармитан (Узбекистан) / Геол. руда, мест., 1996. Т.38. №3. С.238-257.

7. Бортников Н.С., Сазонов В.Н., Викентьева О.В., Викентьев И.В., Мурзин В.В., Наумов В.Б. Носик Л.П. Роль магматогенного флюида в формировании Березовского мезотермальногс золото-кварцевого месторождения, Урал // Докл. АН. 1998. Т.363. №1. С. 82-85.

8. Бушляков И.Н. Флюидный режим формирования золоторудных месторождений золото-сульфидно-кварцевой формации Урала // Ежегодник-1998 / Ин-т геологии и геохимик УНЦ АН СССР.-1999.-С.202-203

9. Вернадский В.И. История минералов земной коры. 1927. Т.1, вып.2.

10. Вернадский В.И. Опыт описательной минералогии. 1908. Т. 1, вып. 1.

11. Воган Д., Крейг Дж. Химия сульфидных минералов. М., Мир, 1981. 576 с.

12. Гзовский М.В. Основы тектонофизики. М.: Наука. 1975. 536 с.

13. Годовиков A.A. Висмутовые сульфосоли . М.: Наука, 1972. 303с.

14. Гриненко В.А., Гриненко Л.Н. Геохимия изотопов серы. М.6 Наука, 1974.195с.

15. Еремин Н.И. Скрытая минералого-геохимическая зональность колчеданных рудных тел // Геол. рудн. мест., 1977. №6. С.39-55.

16. Ермаков Н.П. Геохимические системы включений в минералах (Включение минералообразующих сред источник генетической информации). М.: Недра, 1972.

17. Ермаков Н.П., Долгов Ю.А. Термобарогеохимия. М.: Недра, 1979. 271с.

18. Ерохин А.М. Новые методы определения плотности углекислоты и концентрации раствора во флюидных включениях состава HiO-CCh-NaCl по температуре плавления газгидрата // Геохимия, 1993. №5. С. 720-742.

19. Заири Н.М., Глухов А.П., Васюта Ю.В. Изотопно-геохимические модели золоторудных месторождений// Советская геология. №6. 1987. С. 101-108.

20. Зарайский Г.П. Зональность и условия образования метасоматических пород. М., Наука, 1989. 342с.

21. Звягина О.В. Распределение РЗЭ в минералах Березовского рудного поля (Средний Урал). // Мат. Четвертой научной студенческой школы "Металлогения древних и современных океанов 98". Миасс: ИМинУрО РАН, 1998, с. 147-149.

22. Звягина О.В. Условия образования Березовского золоторудного месторождения, Ур

23. Игумнов С.А., Перкова Р.И., Чесноков Б.В. Зональное распределение изотопов серы в кристаллах пирита и некоторые особенности формирования сульфидной минерализации Березовского золоторудного месторождения на Урале // Геохимия, 1977, №9, с. 1407-1412.

24. Калюжный В.А. Усовершенствованная микротермокамера для анализа жидких включений // Тр. Всесоюзн. н.-и. ин-та пьезосырья. 1958. Т.2. Вып.2. С. 43-47.

25. Колтун Л.И. Применение минералотермического анализа для изучения генезиса некоторых золоторудных месторождений Урала. Тр. ВНИИП, т. 1, вып. 1,1957.

26. Константинов М.М., Варгунини Н.П., Косовец Т.Н., Симкин Г.С., Шишакова Л.Н. Минералого-геохимическая зональность золоторудных месторождений // Геол. рудн. мест., 1998.T.40.JV® 1 .С.20-34.

27. Куруленко P.C. История формирования гранитоидов Шарташского массива // Ежегодник-1976 / Ин-т геологии и геохимии УНЦ АН СССР, 1977.С.39-41.

28. Куруленко P.C. Редкие земли в гранитоидах Шарташского массива // Ежегодник-1995 / Ин-т геологии и геохимии УНЦ АН СССР, 1996

29. Минералогические индикаторы генезиса эндогенных руд. Петровская Н.В,, Мозгова H.H., Бородаев Ю.С., Новгородова М.И., Воробьев Ю.К., Носик Л.П. М.: Наука, 1987. 232с.

30. Минералы. Справочник. T.I. М.: Изд. АН СССР, 1960. 618с.

31. Многофакторные прогнозно-поисковые модели месторождений золота и серебра Северо-Востока России. Колл. авторов. Ред. М.М. Константинов, И.С. Розенблюм, М.З. Зиннатуллин. 1992.140с.

32. Мозгова H.H. Нестехиометрия и гомологические ряды сульфосолей М.: Наука, 1985. 264с.

33. Мурзин В.В. Рудные минеральные ассоциации как показатель геологических и физико-химических условий формирования месторождений золота Урала // Автореф. на соиск. докт. 1997.

34. Некрасов И.Я. Геохимия, минералогия и генезис золоторудных месторождений. М., Наука, 1991.302с.

35. Ненашева С.Н. Экспериментальное исследование природы примесей серебра, сурьмы и висмута в галените. Новосибирск: Наука, 1975.124с.

36. Носик Л.П. Изотопные методы при изучении минералообразования. М.: Наука, 1986. 222с.

37. Овчинников Л.Н. Полезные ископаемые и металлогения Урала. М.:ЗАО"Геоинформмарк",40