Зараженность золотой минерализацией железорудных месторождений Курской магнитной аномалии (КМА)

Золотоносность региона КМА ранее дана в работе [1]. Кроме того, результаты исследований по рассматриваемой теме о развитии золотооруденения на территории КМА изложены в [2,7,4,5,6]. Геологическое строение дано в [3].

Более половины всего добытого в мире золота (без бывшего СССР) приходится на долю древних докембрийских щитов и платформ [6].

Геологическое строение Восточно-Европейской платформы (ВЕП) вообще и Воронежской антеклизы (ВА) в частности имеет много общих черт с известными (Африканской, Австралийской, Индо-Китайской и др.) золотоносными платформами и их структурно-петрографическими элементами.

ЦНИГРИ под общим руководством члена корреспондента Академии наук И.С. Рожкова в разное время проводил исследования золотоносности южной части ВЕП (ВА и Украинского кристаллического щита (УКЩ) – район Криворожской железорудной провинции)). Непосредственно работы по выявлению золотого оруденения в породах архея докембрийской ВЕП в районе Белгородско-Курской железорудной провинции в разное время (60-70 гг. XX столетия) выполнялись коллективом исследователей: В.Я. Легедза, А.Н. Шелехов, Е.С. Родионова – под руководством А.П. Дьяченко, а исследованием золотоносности метаморфизованных конгломератов Криворожья: Л.М. Ганжа, Н.Я. Болотова, И.В. Елеева – под руководством Г.В. Писемского.

Сульфиды (особенно пирит и пирротин) являются индикаторами золотоносности, аналогично пиропу на наличие алмазов в кимберлитах.

В геологическом вестнике центральных районов России (1998г., № 4-5) сообщается, что в результате исследований базальных горизонтов осадочного чехла Воронежской антеклизы выявлено 25 новых золотопроявлений (только за 1998г.) в Липецкой и Воронежской областях в отложениях от мела до верхнего плейстоцена.

Кларковое содержание золота в земной коре оценивается в 4,3*10-7%, т.е. 4,3 мг/т, или 8,6 мг/м3.

По данным геолого-разведочных работ в 1975–1976 гг. в пределах Стойло-Лебединского месторождения рудопроявления золота установлены в 5 скважинах в количестве от 0,01 до 3г/т в брекчированных или сильно трещиноватых железистых и безрудных кварцитах, сопровождающихся жильной серией пород диорит-порфиритов и повышенной сульфидной минерализацией (пирит, реже – пирротин), что свидетельствует о гидротермальном его генезисе.

Рудопроявление с максимальным содержанием золота локализовано в зоне разлома северо-западного простирания. Оно приурочено к оперяющим разрывам, выполненным диорит-порфиритом, располагается в экзоконтактной зоне дайки диорит-порфирита и связано с магнетитовым кварцитом, сильно трещиноватым с кварцево-сульфидными (пиритными) прожилками, выполняющими трещины, и неравномерной вкрапленностью пирита. Максимальное содержание золота 3,0г/т в первой скважине приурочено к интервалу мощностью 0,4м. на глубинах 395,3 – 395,7м.; ниже через небольшой интервал (0,7м.) в 3-х метровом интервале в железистых кварцитах с меньшим количеством пирита (глубина 402,0-405,0 м.) содержание золота равно 0,5-0,8 г/т (среднее 0,65 г/т). Микроскопическое изучение показало присутствие в них помимо пирита и единичных зерен пирротина. Акцессорные минералы – циркон и рутил. В соседней скважине, отстоящей в 100м. от предыдущей так же у контакта с дайкой диорит-порфирита отмечено присутствие золота в количестве 0,04г/т (глубина 213,6–218,1м.). По третьей скважине, расположенной в центральной части месторождения, в зоне разлома субширотного простирания, золото установлено в содержаниях 0,1 г/т в пиритизированных железистых кварцитах (гл. 347,75–348,5м.), в жиле гидротермального кварца (гл. 349м.) и в безрудных кварцитах нижней свиты курской серии. По четвертой скважине золото с содержанием 0,04-0,05 г/т установлено среди катаклазированных слабо лимонитизированных безрудных кварцитов нижней свиты курской серии (гл.161,65–165,65 м.) и в слабо слюдистых кварцитах на глубине 201-204м. По пятой скважине золото установлено с содержанием 0,03 г/т среди окисленных лимонито-мартитовых кварцитов (гл. 154,5–159,6 м.) и с содержанием 0,1 г/т среди измененных куммингтонитовых кварцитов (гл. 159,6–164,0 м.).

Эти проявления представляют собой поисковый признак, свидетельствующий о возможном нахождении промышленно интересных скоплений золота в районе и поэтому указывают на необходимость продолжения попутной оценки разведываемых месторождений на золото.

Согласно [2] по аналогии с другими регионами, в т.ч. и зарубежными, докембрийский кристаллический фундамент КМА является перспективным на золото и другие полезные ископаемые.

Выделяют четыре золотоносные формации:

• древние конгломераты;
• зеленокаменные пояса;
• железорудные комплексы;
• углеродистые и кварц – карбонатные толщи.
• Золото локализуется в двух рудных формациях:
• золото – сульфидной;
• золото – кварцевой.

Промышленных концентраций золота в метаконгломератах не обнаружено. Однако развита сульфидная минерализация с очень низким содержанием золота.

В зеленокаменных поясах раннего докембрия отмечено 20 золотопроявлений, из них 15 в Оскольском и 5 в Белгородских рудных районах.

В Белгородском рудном районе установлено наиболее продуктивное золотопроявление золото-кварцевой формации и оно сосредоточено в Яковлевско-Висловском разломе. Концентрация золота составляет 3г/т, а мощность 1,6м. На Олимпийском золотопроявлении в карбонатно-хлоритовых сланцах содержание золота колеблется в пределах 0,03–1 г/т. Золото-сульфидно-кварцевая формация в Оскольском рудном районе тяготеет к Западно-Лебединской субмеридиональной зоне разлома мощностью порядка 450м., а протяженность ее достигает 7,5 км. Мощность минерализованной зоны составляет 40м. Концентрация золота до 2,2 г/т. В кварцевых жилах и штокверковых зонах содержание золота колеблется в пределах 0,5–1,5 г/т.

Следует отметить, что указанные формации имеют полиминеральный характер, т.е. кроме золота они содержат серебро, цинк, свинец.

Зеленокаменные пояса КМА на перспективность золотопроявлений теоретически связываются с аналогичными образованиями других регионов мира (Западно-Австралийский и Канадский щиты).

Золотооруденение в железорудных формациях КМА тяготеет к зонам сульфидизации железистых кварцитов железисто – кремнистой формации курской серии и осадочно-вулканогенных комплексов михайловской серии.

На Коробковском месторождении золото сосредоточено в железистых кварцитах курской серии, которые пропитаны кварцево – сульфидными прожилками и жилами мощностью до 2,55м., а концентрация золота достигает 2,94 г/т, местами до 4,14 г/т.

Напрашивается селективное обогащение сульфидсодержащих железистых кварцитов с целью получения сульфидного концентрата, из которого впоследствии можно будет извлекать золото.

Действующие горнорудные предприятия КМА перерабатывают более 40% богатых железных руд и железистых кварцитов России. При этом значительная доля золота попадает в отвалы и хвосты, образуя техногенные месторождения. Разумно было бы комплексно и рационально извлекать все полезные металлы. Золото концентрируется в пляжных песках хвостохранилищ.

На Стойло – Лебединском рудном поле золотооруденение локализовано в зонах брекчирования и трещиноватости железистых кварцитов, пронизанных разноориентированными прожилками и жилами кварца. Содержание золота до 0,01 г/т, изредка 3 г/т при мощности минерализованной зоны 10,7 м.

За рубежом порядка 25 % годовой добычи золота приходится на стратиформные месторождения железистых кварцитов [2].

На Панковском месторождении золото сосредотачивается в субпараллельных зонах пиритизированных и мартитизированных кварцитах. Мощность зон варьирует в пределах 25,8–45,1 м., а среднее содержание золота составляет 0,3 г/т, редко – 5,4 г/т при мощности 0,4 м. и даже 10,9 г/т при мощности зоны 0,2 м.

В богатых железных рудах золото сосредотачивается в сидерито-гетитовых, сидерито-гидрогетито-мартитовых рудах. Содержание золота в таких рудах Олимпийского и Чернянского месторождений достигает соответственно 2 и 5 г/т при мощности 3,8 м.

Проявления золотой минерализации установлены в углеродсодержащих толщах Тим – Ястребовской и Волотовской грабен – синклиналях, приуроченные как к осложненным серией разломов северо – восточной ориентировки их бортам, так и к осевой части (Васильевское рудопроявление).

Разрез представлен карбонатно-сланцевой углеродистой формацией, содержащей силлобразные тела вулканитов основного состава. Это габбро, габбро – диабазы, габбро – диориты. Также имеются и тела среднего состава стойло – николаевского и волотовского комплексов. В составе рудной минерализации наряду с золотом развиты характерные сульфидные минералы: пирит, пирротин, халькопирит, сфалерит, арсенопирит. Концентрация золота колеблется в пределах 0,15–1,7 г/т, а мощность минерализованной зоны от 0,5 до 3,4 м. На Васильевском рудопроявлении концентрация золота достигает 12 г/т при мощности зоны 0,15 м. Полезная минерализация локализуется в зоне дробления в экзоконтакте окварцованного габбро и углеродистых сланцев. Золота в среднем содержится 0,8 г/т на мощность полезной зоны 3,4 м. Васильевское рудопроявление вскрыто шестью скважинами [2]. В 9 км юго – восточнее этого рудопроявления в габбро, вскрытое скважиной установлено золото до 0,3 г/т в ассоциации с кварц – сульфидными прожилками и линзами.

В Белгородском синклинории на Центрально – Олимпийском участке в метабазитах среди углистых сланцев углеродисто – сланцево – карбонатной толщи установлена концентрация золота 0,42 г/т на мощность зоны 4,5 м. Характерна также полиминеральная сульфидная минерализация (пирит, пирротин, магнетит с галенитом, халькопиритом) в виде прожилков и линз с кварцем и золотом.

Базальные горизонты осадочного чехла также содержат золото. В конгломерато-брекчиях Новооскольского участка и песках неогена и древних террас установлено золото [6].

Таким образом проявления золоторудной минерализации как в докембрийских комплексах, так и в осадочном чехле следует рассматривать как перспективными. Однако для решения этой проблемы требуются комплексные исследования и, естественно, финансовые и трудовые ресурсы.

Повышенные концентрации золота в породах докембрия [5] связаны с проявлением гидротермального метаморфизма, в частности, с сульфидной минерализацией (пирит + пирротин + халькопирит). Этими породами являются метаморфизованные мелкогалечные конгломераты. Повышенное содержание кластогенного золота приурочено к полимиктовым конгломератам фаменского яруса девонской системы.

Золотоносными докембрийскими образованиями являются конгломераты и гравелиты грубообломочной структуры. Золото повсеместно связано с сульфидами, ассоциирующими с жильным кварцем, серицитом, карбонатом, хлоритом и другими минералами. Названная ассоциация минералов отмечается в зонах разрывных нарушений, в которых развиты брекчии трения, милонитизация, дайки различного состава.

Наиболее широко развито окварцевание пород докембрия. Кварц образует жилы, штокверковые зоны, линзы; локализуется в зонах серцитизации и контактах даек. Кварцевые жилы и штокверковые зоны развиты в породах курской серии: кварцитах песчаниковой подсвиты и сланцах сланцевой подсвиты сланцевато – песчаниковой свиты; сланцах и железистых кварцитах железорудной свиты. Также редко встречаются в породах оскольской, обоянской и михайловской серий.

В ассоциации с кварцем повсеместно присутствуют сульфиды в количестве до 5 %. Это пирит + пирротин, реже халькопирит, галенит, сфалерит, арсенопирит. Содержание золота варьирует от 0,1 до 0,3 г/т, иногда в кварцевых жилах – до первых граммов на тонну.

Разрывные нарушения представлены зонами дробления с развитием окварцевания, серцитизации, хлоритизации, сульфидизации. Сульфиды распространены в виде вкрапленности, реже – прожилков, жил и линз. Зоны сульфидной вкрапленности, сопровождающие процессы гидротермального метаморфизма развиты в сланцах, безрудных и желизистых кварцитах курской серии, а также в интрузивных: пироксенитах, розовых гранитах, слюдистых гранит-порфирах,диоритах и жильных породах (дайках различного состава); амфиболитах обоянской и михайловской серий и тимской свиты оскольской серии.

Концентрация золота в зонах сульфидной минерализации чаще всего не более 0,2–0,3 г/т; в сульфидизированных амфиболитах достигает 15т. В кварцитах нижней песчаниковой подсвиты сланцево – песчаниковой свиты курской серии на Погромецком участке содержание золота достигает высоких значений.

Следует отметить, что ни один участок золотопроявления не оконтурен с подсчетом запасов металла. Золото развито хаотично, локально. Отсутствует геометризация золотоносных зон. Прожилки и линзы сульфидной минерализации локализуются в зонах разрывных нарушений и гидротермального метасоматоза в железистых кварцитах и сланцах железорудной свиты и сланцах сланцевой подсвиты сланцево – песчаниковой свиты курской серии. Концентрация золота в сульфидных прожилках варьирует в широком диапозоне. На Лебединском участке достигает максимума. Гравелиты и мелкогалечные конгломераты нижней песчаниковой подсвиты сланцево – песчаниковой свиты курской серии чаще всего содержат золота до 0,2–0,3 г/т. На Коробковском участке встречаются конгломераты с высоким содержанием золота.

Погромецкое золотопроявление приурочено к грабен – синклинали. Золото тяготеет к зонам окварцевания и сульфидизации в безрудных кварцитах сланцево – песчаниковой свиты курской серии и достигает высоких содержаний. Минеральная ассоциация состоит из: пирит + халькопирит + галенит + арсенопирит + кубанит + золото. Отмечается тесная генетическая связь рудной минерализации с розовыми микроклиновыми гранитами.

Лебединское золотопроявление приурочено к одноименному тектоническому блоку. Вмещающие породы архея метаморфизованы до амфиболитовой фации. В зоне рассланцевания и сульфидной минерализации хлорит – серицито – кварцевых пород развиты сульфидные жилы, кварцевые прожилки и штокверки с высоким содержанием золота. Рудная ассоциация представлена минералами: пирит + халькопирит + магнетит + гематит + гетит + пирротин + сфалерит + арсенопирит + борнит + золото + электрум. В массивных и вкрапленных сульфидных рудах установлены минеральные ассоциации: пирротин – кварц – пиритовая и полиметаллическая. С последней связано золото в тесной связи с халькопиритом и кварцем.

Коробковское золотопроявление локализовано в Тим – Ястребовском грабене, сложенном метаморфизованными конгломератами. Конгломераты монокварцевые, средне – и мелкогалечные на выветрелых гнейсах и мигматитах. Гальки представлены серым кварцем, а цемент составом: кварц + сульфиды + слюдистые минералы. В качестве акцессорных минералов присутствуют: циркон, рутил, лейкоксен, циртолит. Реже встречаются: монацит, сфен, касситерит, анатаз и золото.

Таким образом, в докембрийских образованиях выделяются следующие типы золотопроявлений:

• малосульфидные кварцевые жилы и штокверки;
• зоны сульфидной вкрапленности;
• существенно сульфидные прожилки и линзы;
• метаморфизованные конгломераты (линзы и пласты).

Первые три типа связаны с гидротермальным метаморфизмом и контролируются складчатостью и разрывными нарушениями. Четвертый тип – источником материала и наличием благоприятных структур для аккумуляции золота.

Более детально изучены на золотоносность породы протерозоя КМА, менее породы архея. К площадям развития метаморфизованных пород архея до амфиболитовой фации приурочены многие месторождения золота за рубежом (архейские кристаллические щиты Северной Америки, Африки, Австралии). Распространение среди образований архея осадочных, в т.ч. грубообломочных хорошо отсортированных конгломератов песчаниково – сланцево – эффузивной свиты обоянь – михайловской серии, золотоносность которого установлена. Наличие долгоживущих глубинных и оперяющих разломов, контролирующих развитие интрузий и жильных пород кислого и основного составов протерозоя, что является благоприятным фактором для проявления гидротермального метаморфизма и золотоносности в породах архея.

Породы докембрия перекрыты девонскими образованиями, реже осадками карбона, либо мезозоя. Отложения девона представлены мамоновскими слоями, состоящие из двух толщ: нижней пестроцветной и верхней сероцветной. В составе нижней толщи преобладают конгломераты и конглобрекчии железистых кварцитов, представленные обломками гематитовых, мартитовых железных руд и железистых кварцитов, сцементированных цементом песчано – глинисто – железистого состава. Золото выявлено в породах пестроцветной толщи, мощность которой до 6 м на участках: Волотовском, Лебединском, Новооскольском и др. участках. Золото локализуется в цементе главным образом в свободном виде. Размер золотиц в основном 0,5–0,8 мм. Пробность золота 800–815. Установлено золото в сростках с гематитом, образовавшегося по пириту.

Повышенная золотоносность в сульфидах осадочного генезиса известна и наблюдается во многих районах развития осадочных пород в целом ВЕП [5].

Повышенные концентрации золота отмечены в большинстве метаморфических и интрузивных пород докембрийского фундамента КМА: михайловская и курская серии, салтыковский транитоидный комплекс, а также в девонских образованиях (мамоновские слои) и юры [4]. Но наибольшее практическое значение имеют содержания золота, зафиксированные в терригенно-обломочных отложениях стойленской свиты, толще железистых кварцитов коробковской свиты и черносланцевой толще тимской свиты. Повышенная золотоносность установлена в конгломератах южного участка Коробковского железорудного месторождения – в среднем 0,3 г/т при мощности пласта 5м и максимальной концентрации 6 г/т. Высокие содержания золота в железистых кварцитах определены на участках Панковского (до 10г/т) и Коробковского (до 4 г/т) месторождений. В черносланцевой толще зафиксирована Тим-Щигровская золотоносная зона Тим-Ястребовской структуры. В этой зоне выделено четыре рудных тела мощностью от 0,5 до 3 м и протяженностью до 6км. Содержание золота составляет 4-15 г/т, а рудные тела распространены до глубины 600м.

Прогнозно-поисковые исследования должны быть направлены на изучение перспективных поверхностей структурно-стратиграфических несогласий, имеющих место как в отложениях фундамента докембрия, так и в основании платформенного чехла фанерозоя. Промышленный интерес представляет комплексное изучение и оконтуривание золотоносных базальных конгломератов и конглобрекчий девонского возраста, которые налегают на породы докембрия на участках: Лебединском, Волотовском и др. Золото в свободном состоянии обнаружено в песчано – глинисто – железистом цементе, скрепляющий слабоокатанные обломки железистых кварцитов. Размер золотин 500-800 микрон, а пробность равна 800-815.

В работе [6] приводятся характеристики золотоносности пород разных стратиграфических горизонтов фанерозоя и делается вывод о существовании в центральных районах (в том числе ВА) ВЕП перспективной золотоносной провинции.

В перспективе необходимо провести детальную шлиховую съемку песчано-глинистых отложений всех стратиграфических подразделений от девона до антропогена включительно.

Изучено терригенное золото в сеноманских песках СВ склона ВА [7]. Содержание золота в указанных осадках составило 228 мг/м3, из них свободного золота – 66 мг/м3. Кроме золота пески содержат титан, циркон. Была установлена почти повсеместная зараженность золотом сеноманских песков – в среднем 0,1 мг/т, в отдельных случаях концентрация золота составила 0,5 г/т и даже до 2 г/т. Основная масса золота этих песков имеет очень малые размеры золотин: от 0,026 до 0,117мм. Пробность золота 780-890.

Находки золота в породах осадочного чехла и низкое его содержание, а также разбросанность распространения на первых этапах изучения представляли минералогический интерес, но по мере проведения детальных комплексных широкомасштабных исследований проблема золотоносности КМА стала перспективой для создания практического воплощения об открытии большого количества золотопроявлений в пределах действующих крупных железорудных объектов КМА (ГОКи: Лебединский, Стойленский, Михайловский). Здесь ценный металл возможно извлекать комплексно из железных руд, хвостов обогащения и россыпей.

На основании выше изложенного материала можно сделать следующие выводы:

Повышенные концентрации золота зафиксированы в тех породах, которые подверглись наложенному гидротермальному метаморфизму и особенно их сульфидизации. Эти породы представлены грубообломочными метаморфизованными кластогенными образованиями: конгломераты кварцитовой подсвиты песчаниково – сланцево – эффузивной свиты обоянской и михайловской серий; конгломераты и гравелиты песчаниковой подсвиты сланцево – песчаниковой свиты курской серии.

В докембрийских образованиях КМА выделяются следующие типы золотопроявлений:

• малосульфидные кварцевые жилы и штокверки;
• зоны вкрапленных сульфидов;
• существенно сульфидные линзы и прожилки;
• метаморфизованные конгломераты в виде линз и пластов.

Геологические условия аккумуляции золота для первых трех типов обусловлены наличием структурных факторов, т.е. сочетанием разрывных нарушений, проявлением гидротермального метаморфизма и наложенной сульфидизацией. Для четвертого типа повышенные содержания золота присущи отложениям, залегающим в структурах глубокого заложения. Прямые находки золота в породах архея и сходство геологического строения некоторых элементов щитов: Индийского, Западно-Австралийского, Канадского и др. позволяют прогнозировать о перспективности поисков золота в данной геологической обстановке.

В разрезе осадочных комплексах палеозоя золото зафиксировано в пестроцветной толще мамоновских слоев, представленные полимиктовыми конгломератами.

Основные целевые направления комплексных исследований на перспективность золотоносности КМА с целью геометризации участков и площадей с явным наличием золота и подсчетом запасов по категориям следующие:

• изучение золотоносности вулканогенных пород архейского возраста, метаморфизованных до амфиболитовой фации метаморфизма, слагающие Лебединский структурный блок;
• изучение золотоносности грубообломочных кластогенных пород архея: конгломератов кварцитовой подсвиты песчаниково-сланцево-эффузивной свиты обоянской и михайловской серий;
• оценка золотоносности базальных горизонтов курской серии, сложенных конгломератами песчаниковой подсвиты сланцево-песчаниковой свиты;
• изучение золотоносности пород протерозоя, подвергшихся изменениям гидротермального метаморфизма;
• изучение золотоносности базальных полимиктовых конгломератов пестроцветной толщи мамоновских слоев фаменского яруса девонского возраста;
• изучение золотоносности всех пород осадочного чехла КМА, в которых интенсивно развиты прожилко-вкрапленные сульфиды.

Таким образом, на территории КМА реально установление золоторудных месторождений трех перспективных промышленных типов:

• золотоносных конгломератов;
• золото-джеспилитового;
• золото-черносланцевого.

Общие прогнозные ресурсы золота составляют порядка двух тысячтонн [4].

Литература:

1. Дунаев В.А. Золотоносность региона КМА. «Материалы 8-го международного симпозиума «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях. Вопросы осушения, горнопромышленной геологии и охраны недр, геомеханики и промышленной гидротехники, геоинформатики, экологии»». – Белгород, 2005, с. 181-203.
2. Дунай Е.И., Белых В.И., Плужников И.Ф. Состояние, проблемы и задачи по развитию и укреплению минерально-сырьевой базы Центрального Черноземья России (на примере Белгородской области). – Воронеж: Вестник Воронежского университета. Серия Геологическая, 1998, № 6, с. 131-142.
3. Железные руды КМА / под ред. В.П. Орлова, И.А. Шевырева, Н.А. Соколова. – М.: Геоинформмарк, 2001.
4. Кушнеренко В.К. Комплексное освоение минерально-сырьевых ресурсов КМА и вопросы горно-экологической безопасности. – М.: Горный журнал, 2001, № 4, с. 51-53.
5. Легедза В.Я. Золотоносность юго-восточной части КМА в связи с особенностями геологического строения. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.г.-м.н. – М., 1971, 25с.
6. Савко А.Д., Шевырев Л.Т., Ильяш В.В., Божко Е.Н. Золото и редкие минералы в осадочном чехле Воронежской антеклизы. – Воронеж: Вестник Воронежского университета. Серия геологическая, 1996, № 1, с. 133-138.
7. Секретарев И.Е. О терригенном золоте и алмазах в сеноманских титано-циркониевых песках северо-восточного склона Воронежской антеклизы. – Воронеж: Геологический сборник. Труды ВГУ. Изд-во ВГУ, 1972, с. 113-115.