Gold potential of the upper devonian basal conglomerates of the Kanin Peninsula (Nenets autonomous district, Russia)

Толық мәтін

Введение

В пределах полуострова Канин (Ненецкий автономный округ, Россия) проводились геологосъемочные (масштаб 1:50 000, 1:200 000) и тематические работы, в ходе которых были зафиксированы проявления самородного золота (Пачуковский, 1968ф; Горностай и др., 1984ф; Кочетков, Алексеев, 1986ф-1988ф; Розанов, 1989ф; Черемхина, 1996ф). Общим выводом этих работ стало установление связи практически всех геохимических аномалий и пунктов минерализации благородного металла с табуевской серией верхнего рифея (мадахинская, подлейская и горелорецкая свиты) (Оловянишников, 2004). Исключением являются выявленные Канинской и Несской геологосъемочными партиями шлиховые ореолы (1–2 знака) в породах юрского возраста в пределах рр. Бол. Надтей и Падлей; геохимическая аномалия Au в межформационном контакте падлейской свиты рифея и силурийских отложений (содержание Au 0.03 г/т); а также два знака самородного золота в конгломератах таяокуяхинской свиты верхнего девона, обнажающихся на юго-западном склоне кряжа Канин Камень в приустьевой части речек Таяокуяха (или Талянаяха) и Немозягуяха (или Немазямаяха) (Горностай и др., 1984ф; Черемхина, 1996ф).

В 2018 г. Отделом региональной геологии и полезных ископаемых полярных и приполярных территорий ФГБУ «ВСЕГЕИ» проведены полевые работы на юго-востоке п-ова Канин в бассейнах рек Таяокуяха и Мурсейяха, в ходе которых особое внимание было уделено терригенным отложениям верхнего девона. В ходе работ был вскрыт межформационный контакт метаморфизованных сланцев мадахинской свиты верхнего рифея и терригенных пород таяокуяхинской свиты верхнего девона в нижнем течении р. Таяокуяха (Зархидзе и др., 2019, Павлова и др., 2018). В шлиховых пробах из слаболитифицированных конгломератов таяокуяхинской свиты верхнего девона были выявлены знаки самородного золота, но, в отличие от предшественников, они были обнаружены на северо-восточном склоне кряжа Канин Камень, в обоих бортах долины реки Мурсейяха. Вследствие того, что самородное золото таяокуяхинской свиты ранее описано не было, целью данной работы является определение его морфологических особенностей и химического состава, а также прогнозирование возможного материнского коренного источника.

Материалы и методы исследований

Фактическим материалом послужили более 40 образцов пород, отобранных по разрезам вдоль рек Таяокуяха, Немозягуяха, Мурсейяха, а также пять мелкообъемных проб (50–100 л) шлиховых проб со среднего течения р. Мурсейяха. Пробы обрабатывались до серого шлиха, который впоследствии был разделен на магнитную, электромагнитную и немагнитную фракции. Из шлиховых проб выделено 12 зерен самородного золота. Для исследования их внутреннего строения и состава зерна были помещены в эпоксидную шайбу, отполированы и проанализированы в 34 точках. Для определения состава гранатов исследовано 39 зерен из шести образцов конгломератов таяокуяхинской свиты. В результате получены 105 анализов состава гранатов. Изучение и фотографирование петрографических шлифов и аншлифов осуществлялись при помощи бинокулярного микроскопа Leica DFC450, а иследование морфологических особенностей и выполнение объемных фотографий зерен самородного золота – посредством цифрового микроскопа Leica DVM 5000 в РЦ СПбГУ «Рентгенодифракционные методы исследования».

Электронно-зондовый микроанализ, включающий получение изображений минералов во вторичных и отраженных электронах, а также рентгеноспектральный локальный микроанализ выполнялся на цифровых электронных сканирующих микроскопах Tescan VEGA-II XMU с энергодисперсионным спектрометром INCA Energy 450 и спектрометром с волновой дисперсией Oxford INCA Wave 700 (Институт экспериментальной минералогии РАН, г. Черноголовка) и Vega-3 Tescan с ЭДС Oxford Instruments X-act (Южно-Уральский федеральный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН, г. Миасс). Микроскопы оснащены YAG (иттро-алюминиевые гранаты) детекторами вторичных и отраженных электронов и энергодисперсионными рентгеновскими микроанализаторами с полупроводниковым Si (Li) детектором Oxford Instruments INCA Energy.

В статье приняты следующие сокращения: Ab – альбит, Amf – амфибол, An – анортит, Ap – апатит, Apy – арсенопирит, Au – золото, Bt – биотит, Chl – хлорит, Cob – кобальтин, Ep – эпидот, Grt – гранат, Hem – гематит, Ilm – ильменит, Kfs – калиево-натриевый полевой шпат, Ky – кианит, Leu – лейкоксен, Mnz – монацит, Ms – мусковит, Px – пироксенит, Py – пирит, Q – кварц, Rt – рутил, Ser – серицит, Sil – силлиманит, Stvr – ставролит, Sulf – сульфиды, Ttn – титанит (сфен), Tur – турмалин, Zrn – циркон, нм – немагнитная фракция, эм – электромагнитная фракция.

Краткие сведения о геологическом строении района

Полуостров Канин входит в состав Тимано-Печорской эпибайкальской плиты (Гецен, 1975). Стратифицированные образования представлены породами широкого возрастного диапазона (от позднепротерозойских до четвертичных) и подразделяются на два структурных этажа. Нижний структурный этаж – внешняя зона тиманид – выходит на дневную поверхность на севере полуострова в пределах осевой части кряжа Канин Камень (Канинского горста). Он сложен метаморфизованными в зеленосланцевой и амфиболитовой фациях терригенными и карбонатно-терригенными отложениями рифея (Оловянишников, 2004). Верхний структурный этаж сформирован осадочными толщами фанерозойского чехла, включающего в себя слабо деформированные отложения нижнесилурийского–нижнемелового возраста. Отложения фанерозоя неравномерно перекрыты неоген-четвертичными отложениями мощностью от первых метров на самом кряже до 120 м в его прогибах (Черемхина, 1996ф). В работе рассматривается участок, расположенный в юго-восточной части полуострова Канин (рис. 1).

 

Рис. 1. Схема геологического строения юго-восточной части полуострова Канин (по Горностай и др., 1984ф; Черемхина, 1996ф с дополнениями). Кругами выделены участки работ, где разрез таяокуяхинской свиты обнажается наиболее полно. 1 – меловая система, нижний отдел, терригенные породы; 2 – юрская система, средний и верхний отделы, терригенные отложения; 3 – триасовая система, нижний отдел, терригенные породы; 4 – пермская система, преимущественно известняки; 5 – каменноугольная система, преимущественно известняки; 6 – девонская система, верхний отдел, франский ярус, базальты, терригенные отложения; 7 – силурийская система, нижний отдел, известняки; 8 – рифей, тархановская и табуевская серии, метаморфические сланцы и кварцитопесчаники.

Fig. 1. Scheme of geological structure of the southeastern part of the Kanin Peninsula, modified after (Gornostai et al., 1984; Cheremkhina, 1996). Circles highlight the working areas, where the section of the Tayaokuyakha Formation is the most complete. 1 – Lower Cretaceous, terrigenous rocks; 2 – Middle and Upper Jurassic, terrigenous rocks; 3 – Lower Triassic, terrigenous rocks; 4 – Permian, mainly limestone; 5 – Carboniferous, mainly limestone; 6 – Upper Devonian, Frasnian Stage, basalt, terrigenous rocks; 7 – Lower Silurian, limestone; 8 – Riphean, Tarkhanov and Tabuev groups, metamorphic schist and quartzite sandstone.

 

Результаты работ

Геологическое строение участка работ. В пределах исследованного участка обнажаются преимущественно терригенно-карбонатные породы палеозоя (силур-пермь) и терригенные породы мезозоя (триас-мел), причем толщи практически всех подразделений залегают друг на друге с несогласием за исключением пермских отложений, согласно залегающих на камменноугольных (рис. 1). Предметом нашего исследования являются девонские отложения, перекрывающие с резким размывом и угловым несогласием метаморфические породы рифея и терригенно-карбонатные образования нижнего силура. Распространены отложения девона на п-ове Канин ограниченно, преимущественно, на обоих склонах юго-восточной части хребта Канин Камень. На юго-западном склоне породы девонского возраста обнажаются на востоке Ойвинской губы в нижнем течении (приустьевой части) рр. Таяокуяха, Немозягуяха и руч. Безымянного, протекающего между ними. Здесь за счет хорошей обнаженности береговых склонов, регулярно подмываемых морскими приливами и крутым (до субвертикального) залеганием пластов (в среднем <60°; азимут падения 215°), вскрывается практически непрерывный разрез таяокуяхинской свиты (рис. 2а) (Безносов и др., 2019). В отличие от пород юго-западного склона хребта Канин Камень, породы девонского возраста, обнажающиеся в более глубинной части полуострова, на северо-восточном склоне в районе среднего течения рр. Рыбная и Мурсеяха, залегают субгоризонтально (в среднем <6°; азимут падения 43°) (рис. 2б).

 

Рис. 2. Стереографические проекции измерений элементов залегания верхнедевонских конгломератов, песчаников и алевролитов таяокуяхинской свиты (D₃tk) на нижнюю полусферу по рр. Таяокуяха и Немозягуяха и ручью Безымянный (а, 59 измерений) и р. Мурсейяха (б, 35 измерений).

Fig. 2. Stereographic projections of bedding elements of the Upper Devonian conglomerate, sandstone and siltstone of the Taiokuyakha Formation (D₃tk) on the lower hemisphere along Tayaokuyakha and Nemozyaguyakha rivers and Bezymyanny Creek (a, 59 measurements) and Murseiyakha River (б, 35 measurements).

 

В целом, разрезы таяокуяхинской свиты на обоих склонах хребта хорошо сопоставляются, поэтому в данной статье представлена литологическая колонка по р. Таяокуяха, где за счет залегания пород под крутым углом можно проследить наиболее достоверные мощности литологических разностей (рис. 3).

 

Рис. 3. Литологическая колонка разреза таяокуяхинской свиты (D₃tk), р. Талянаяха, руч. Безымянный, р. Немазямаяха, юго-западный склон хребта Канин Камень.

Fig. 3. Lithological column of cross-section of the Tayaokuyakha Formation (D₃tk), Talyanayakha River, Bezymyanny Creek, Nemazyamayakha River, southwestern slope of the Kanin Kamen Range.

 

Таяокуяхинская свита (D₃tk, франский ярус) представлена ритмичным чередованием конгломератов, гравелитов, песчаников, алевролитов, глин. Породы залегают с резким угловым и азимутальным несогласием на сланцах мадахинской свиты (RF₃md, табуевская серия). Отложения таяокуяхинской свиты с постепенным переходом согласно перекрываются породами немозягуяхинской свиты (D₃nm, франский ярус).

Общая усредненная характеристика отдельных литологических типов разреза таяокуяхинской свиты следующая:

• алевролиты кварцево-слюдистые средне-, тонкоплитчатые, тонкослоистые, листоватые, реже комковато-массивные. Цвет от малиново-серого до сине-серого, иногда встречаются буро-рыжие разводы ожелезнения. На поверхностях напластования часто видны определимые растительные остатки – Archaeopteris macilenta, Svalbardia (A.) fissilis, S.polymorpha; в углистых разностях встречены отпечатки стеблей Helenia karakubensis (опр. С.М. Снигиревского). Растения имеют средне-верхнедевонский, преимущественно, франский возраст. Мощность прослоев составляет от 5 см до 2 м.
• песчаники кварцевые, полевошпат-кварцевые слюдистые, иногда с существенной примесью граната (до 60 об. %), преимущественно, мелко-среднезернистые, среднеплитчатые, горизонтально-слоистые. Цвет от розовато-серо-бурого до голубовато-серого. Здесь встречены остатки рыб разной сохранности – Glyptolepis, который характерен для живетских и франских отложений, Bothriolepis sp., Holoptychiussp. (опр. П.А. Безносова), а также спороношения, листья и ветки Svalbardia (Archaeopteris) fissilis (опр. С.М. Снигиревского) (Безносов и др., 2019). Мощность прослоев составляет от 5 см до 4 м.
• конгломераты массивные, редко с косой слоистостью, цвет варьирует от голубовато-зеленовато-серого до рыжего, красно-рыжего. Обломочная часть (5–60 об. %) представлена гальками молочно-белого, дымчатого кварца, фрагментами подстилающих метаморфических пород, обломками долеритов, а также гальками алевролитов с растительными остатками Archaeopteris(Svalbardia) fissilis (опр. С.М. Снигиревского). Гальки в породе распределены неравномерно. Матрикс в большинстве случаев сложен крупнозернистым хлорит-биотит-мусковит-кварц-гранатовым песчаником с редкими обломками пород (кварцитов, слюдистых сланцев рифея и долеритов) и карбонатным, реже халцедоновым, цементом (рис. 4). Мощность прослоев составляет от 20 см до 3 м.

 

Рис. 4. Конгломерат с карбонатным цементом и высоким содержанием граната: а, в – без анализатора; б, г – с анализатором.

Fig. 4. Conglomerate with a high amount of garnet and carbonate matrix: a, в – without analyzer. б, г – with analyzer.

 

Состав шлихов и морфологические особенности самородного золота. Породы девонского и четвертичного возрастов, из которых отобраны шлиховые пробы на р. Мурсейяха, представлены коренными наиболее грубообломочными породами, существенно кварцевыми конгломератами, а также современными аллювиальными отложениями вблизи коренных выходов пород девона (рис. 5). В тяжелой минеральной фракции из пород таяокуяхинской свиты преобладают сульфиды (пирит), циркон, рутил, гранат, из четвертичных отложений – циркон, рутил, ильменит и гранат (табл. 1). Практически во всех шлихах встречены зерна монацита, а также выявлены знаки самородного золота. В самородном золоте нередко встречаются минеральные включения ильменита, хлорита, альбита, кобальтина, биотита, кварца. Часть включений располагается в краевых частях зерен.

 

Рис. 5. Схематический разрез терригенных отложений с местами отбора шлиховых проб, р. Мурсейяха. 1 – современные аллювиальные отложения; 2 – консолидированные четвертичные терригенные отложения; 3 – терригенные отложения девонского возраста; 4 – метаморфизованные отложения докембрия; 5 – дерн; 6 – алевролит; 7 – песчаник; 8 – конгломерат; 9 – место отбора шлиховых проб.

Fig. 5. Schematic cross-section of terrigenous sediments with sampling areas for heavy concentrates, Murseyakha River. 1 – present-day alluvial sediments; 2 – consolidated Quaternary terrigenous sediments; 3 – Devonian terrigenous rocks; 4 – Precambrian metamorphosed rocks; 5 – turf; 6 – siltstone; 7 – sandstone; 8 – conglomerate; 9 – sampling place of mineral concentrates.

 

Таблица 1. Минеральный состав шлихов, отобранных в бортах р. Мурсейяха

Table 1. Mineral composition of heavy concentrates sampled along the Murseiyakha River

Номер	Объем, л	Фрак-ция	Главные >5%	Второстепенные 1-5%	Редкие <1%	Знаки золота
2014-02	50	нм	Rt, Zrn, Py, Ap	Leu, Grt, Tu	Au, Ky, Tit, Apy	2
		эм	Grt, Ilm	Amf, Px	Mon, Leu
2014-01	100	нм	Zrn, Rut, Py	Tu, Ap, Leu	Apy, An, Au	6
		эм	Ilm, Px, Amf, Grt	Hem	–
2013-01	100	нм	Sulf, Zrn, Ap, Rt	Leu	An, Grt, Ky, Au	2
		эм	Ilm	Grt, Px, Amf	Sulf, Mon
2015-02	100	нм	Zrn, Ru	Ap, Leu	Sil, Tu, An, Py, Tit, Au	2
		эм	Ilm. Grt	Px, Amf	Mon, Ep, Sulf
2015-01	100	нм	Zrn, Rt	Ky, Ap	An, Py, Leu, Tit, Grt	–
		эм	Grt, Ilm	Amf, Px, Hem	Leu, Mon

 

В шлиховой пробе 2013-01 обнаружено два знака самородного золота (рис. 6а). Зерна плохо окатанные, изометрические, слегка уплощенные длиной 120 и 140 мкм, на поверхностях наблюдаются вмятины и царапины, полученные в процессе переноса.

 

Рис. 6. Самородное золото из шлиховых проб коренных делитифицированных конгломератов девонского возраста (а – проба 2013-01; б – проба 2014-01), четвертичного возраста (в – проба 2015-01) и современных аллювиальных отложений (г – проба 2014-02).

Fig. 6. Native gold from heavy concentrates of primary delithified conglomerates of the Devonian (a – sample 2013-01; б – sample 2014-01), Quaternary age (в – sample 2015-01) and present-day alluvial deposits (г – sample 2014-02).

 

Из шлиха 2014-01 извлечено наибольшее количество (шесть) золотин. Размер зерен варьирует от 110 до 400 мкм. Зерно 1 является сростком с ильменитом, кварцем, слюдой (ряда флогопит–биотит) (рис. 6б). Окатанность зерна слабая, форма изометричная вытянуто-уплощенная. Зерно 2 имеет форму параллелепипеда, слабую окатанность и многочисленные тонкие царапины. Для него характерен красноватый налет. На поверхности зерна примеси не установлены. Зерно 3 более уплощенное, имеет округлые следы вдавливания (ямки), внутри покрытые красно-бурой пленкой. Окатанность зерна слабая, однако наиболее выступающие части несколько сглажены. Зерно 4 средней окатанности, форма округло-изометричная, неровная, имеются неглубокие «складки». Зерно 5 имеет вытянутую по одной оси форму. Окатанность средняя. Наблюдаются красноватые следы окисления сульфидов. Зерно 6 окатанное, имеет каплевидную форму, и неглубокие вмятины с красновато-бурым налетом внутри.

Шлих 2014-02 был отмыт из современных аллювиальных отложений р. Мурсейяха в непосредственной близости от коренных выходов конгломератов таяокуяхинской свиты, объем пробы составлял 50 л. Размер зерен самородного золота 350 и 500 мкм (рис. 6в). Зерно 1 сильно уплощенное и вытянутое. Зерно 2 менее вытянуто и сплющено, в целом имеет изометричную форму.

Шлих 2015-02 получен из пробы объемом 100 л, отобранной в среднем течении р. Мурсейяха в правом борту долины предположительно из четвертичных гравийных конгломератов, перекрывающих верхнедевонские песчаники таяокуяхинской свиты. В шлихе выявлено два знака самородного золота (рис. 6г) размером 140 и 200 мкм. Зерно 1 представляет собой тонкую пластинку полукруглой формы со следами небольшого смятия. Зерно 2 изометричное, средне окатанное.

В целом для зерен самородного золота из всех проб отмечается одинаковый ярко-желтый цвет с красным оттенком. Морфологические особенности зерен самородного золота в пробах отличаются: золотины из пород девонского возраста имеют более изометричную форму, а из пород четвертичного возраста – уплощенную.

Состав самородного золота. Внутреннее строение зерен самородного золота чаще неоднородное, с отдельными более низкопробными зонами (рис. 7). Первичная зональность обусловлена изменением содержания Ag, Cu и Hg. Границы зон четкие, извилистые, иногда угловатые. Более низкопробные зоны расположены как в центральных частях зерен, так и в краевых (на СЭМ-фото в режиме BSE более темные участки зерен соответствуют более низкопробному золоту, более светлые – более высокопробному). В одном зерне обнаружены также зоны с более высокой пробностью относительно основной массы (левое зерно на рис. 7б). Они имеют пористое строение и расположены в краевой части зерна.

 

Рис. 7. Зерна золота из шлиховых проб девонских коренных делитифицированных конгломератов (а), четвертичных конгломератов (б) и современных аллювиальных отложений (в). Составы точек анализов приведены в табл. 2. BSE-фото.

Fig. 7. Native gold grains from heavy concentrates of the Devonian primary delithified conglomerates (a), Quaternary conglomerates (б) and present-day alluvial sediments (в). The compositions of analytical points are given in Table 2. BSE-images.

 

Таблица 2. Химический состав самородного золота из девонских и четвертичных конгломератов и современных аллювиальных отложений (мас. %)

Table 2. Chemical composition of native gold from the Devonian and Quaternary conglomerates and present-day alluvial deposits (wt. %)

№ п/п	№ спектра	№ зерна	Au	Ag	Cu	Hg	Сумма	Формула
1	2	1	98.23	0.17	0.00	0.00	98.40	Au99.68Ag0.32
2	3		98.95	0.44	0.36	0.80	100.55	Au97.34Cu1.09Ag0.79Hg0.78
3	5	4	100.63	0.38	0.16	0.46	101.63	Au98.38Ag0.69Cu0.49Hg0.45
4	6		99.49	0.91	0.33	0.00	100.73	Au97.37Ag1.62Cu1.00
5	7		91.33	9.23	0.07	0.00	100.63	Au84.26Ag15.54Cu0.20
6	8		97.85	2.14	0.15	0.00	100.14	Au95.72Ag3.82Cu0.47
7	11	5	93.95	6.26	0.33	0.00	100.54	Au88.28Ag10.74Cu0.98
8	12		91.29	6.17	0.06	1.37	98.89	Au87.72Ag10.82Hg1.29Cu0.16
9	13	6	99.40	0.00	0.17	0.00	99.57	Au99.49Cu0.51
10	14		95.35	0.22	0.40	0.70	96.67	Au97.62Cu1.27Hg0.70Ag0.41
11	15		88.08	7.76	0.24	0.43	96.51	Au85.16Ag13.70Cu0.73Hg0.41
12	16		92.39	5.50	0.10	0.32	98.31	Au89.68Ag9.74Hg0.30Cu0.29
13	17		99.78	0.43	0.24	0.00	100.45	Au98.49Ag0.77Cu0.74
14	18		91.10	7.31	0.00	0.00	98.41	Au87.22Ag12.78
15	19	8	96.74	0.05	0.18	2.66	99.63	Au96.73Hg2.61Cu0.57Ag0.09
16	20		97.33	0.72	0.00	0.37	98.42	Au98.30Ag1.33Hg0.37
17	21	9	96.06	1.36	0.14	1.16	98.72	Au95.97Ag2.48Hg1.14Cu0.41
18	22		77.00	20.18	0.26	0.00	97.44	Au67.16Ag32.15Cu0.69
19	23		74.04	24.81	0.00	0.00	98.85	Au62.04Ag37.96
20	24		81.90	15.61	0.00	0.89	98.40	Au73.60Ag25.62Hg0.78
21	25		80.97	16.50	0.00	0.56	98.03	Au72.52Ag26.99Cu0.27
22	26		79.27	18.96	0.10	0.00	98.33	Au69.42Ag30.32Cu0.27
23	27		76.58	21.09	0.00	0.41	98.08	Au66.30Ag33.35Hg0.35
24	28		97.73	0.99	0.07	0.00	98.79	Au97.96Ag1.82Cu0.22
25	29	10	90.99	6.73	0.50	0.22	98.44	Au86.62Ag11.70Cu1.48Hg0.21
26	30		91.62	6.42	0.00	0.06	98.10	Au88.61Ag11.33Hg0.06
27	31		97.30	1.03	0.00	0.00	98.33	Au98.11Ag1.89
28	32	11	92.05	4.32	0.10	0.65	97.12	Au91.24Ag7.81Hg0.63Cu0.32
29	33		98.76	2.08	0.00	0.02	100.86	Au96.27Ag3.71Hg0.02
30	34	12	97.72	0.00	0.00	0.00	97.72	Au100
31	35		97.99	0.02	0.16	0.00	98.17	Au99.48Cu0.48Ag0.03
32	36		97.76	0.24	0.00	0.11	98.11	Au99.44Ag0.46Hg0.11
33	37	13	95.98	2.78	0.13	0.43	99.32	Au94.21Ag4.97Cu0.41Hg0.41
34	38		93.80	2.66	0.47	1.69	98.62	Au92.17Ag4.77Hg1.64Cu1.43

Примечание. Номера точек анализов соответствуют точкам на рис. 7. Зерна 1, 4, 5, 6, 8 и 9 – девонские конгломераты, 10 и 11 – четвертичные конгломераты, 12 и 13 – современные аллювиальные отложения.

Note. Numbers of analyses correspond to points in Fig. 7. Grains 1, 4, 5, 6, 8 and 9 – Devonian conglomerates, 10 and 11 – Quaternary conglomerates, 12 and 13 – present-day alluvial deposits.

 

По составу самородное золото высокой и средней пробности (Петровская, 1973). Все проанализированные зерна самородного золота содержат Ag (до 24.81 мас. %), Cu (до 0.50 мас. %) и Hg (до 2.66 мас. %) (табл. 2, рис. 8). Золото из современных отложений характеризуется самой высокой пробностью (951–1000 ‰): Au 93.80–97.00 мас. %, Ag 0.00–2.78 мас. %, Cu 0.00–0.47 мас. %, Hg 0.00– 1.69 мас. %. Самородное золото из конгломератов четвертичного возраста имеет несколько более низкую пробность (924–990 ‰), преимущественно, за счет более высокого содержания Ag : Au 90.99–98.76 мас. %, Ag 1.03–6.73 мас. %, Cu 0.00–0.50 мас. %, Hg 0.00–0.65 мас. %. Состав золота из девонских конгломератов широко варьирует, перекрывая вариации состава золота из более молодых отложений: Au 74.04–100.63 мас. %, Ag 0.00–24.81 мас. %, Cu 0.00–0.40 мас. %, Hg 0.00–2.66 мас. % (рис. 8).

 

Рис. 8. Состав самородного золота из пород разного возраста на диаграммах Au–Ag–Cu и Au–Ag–Hg. Номера зерен соответствуют таковым в табл. 2.

Fig. 8. Composition of native gold from rocks of various ages on Au–Ag–Cu and Au–Ag–Hg diagrams. Grain numbers correspond to those in Table 2.

 

Характеристика гранатов из конгломератов таяокуяхинской свиты. Одной из особенностей конгломератов является повсеместное присутствие минералов группы гранатов. Содержание граната в шлихах превышает 20 %, а в образцах горных пород – до 50 %.

Гранаты розовые, зерна размером 0.2–1.0 мм, средней и слабой окатанности, на срезах часто встречаются их шестиугольные идиоморфные сечения. Зачастую кристаллы разбиты сетью трещин, нередко встречаются только отдельные фрагменты ранее целых зерен. В шлифах обнаружены ротационные структуры/структуры снежного кома (рис. 9б).

Гранаты подразделяются на два типа по внутреннему строению зерен: тип I – без зональности или со слабо проявленной зональностью, тип II – с резко проявленной зональностью. В зональных гранатах отчетливо наблюдается резкое уменьшение содержания Mn и Fe при увеличении содержания Ca от центра к кайме (рис. 10) с разницей содержаний элементов в центральной части и в кайме до нескольких массовых процентов (табл. 3, ан. 1–5, 8–11). Визуально гомогенные зерна гранатов значительно более однородны по составу, присутствуют только небольшие изменения состава от центра к кайме (табл. 3, ан. 6, 7, 12–16).

 

Рис. 9. Зерна граната из конгломератов таяокуяхинской свиты: а–в – проходящий свет; г–е – BSE-фото. д, е – сос-тав приведен в табл. 3.

Fig. 9. Garnet grains from conglomerates of the Tayaokuyakha Formation: а–в – transmitted light; г–е – BSE-photo. д, е – the composition is given in Table 3.

 

Таблица 3. Химический состав гранатов из конгломератов таяокуяхинской свиты (D₃tk) (мас. %)

Table 3. Chemical composition of garnets from conglomerates of the Tayaokuyakha Formation (D₃tk) (wt. %)

№	SiO2	TiO2	Al2O3	FeO	MnO	MgO	CaO	Na2O	K2O	Сумма	Тип-зона
1	36.27	0.11	20.5	24.13	15.86	1.34	1.73	0.28	0.00	100.22	II-ц
2	35.86	0.01	20.19	25.27	15.89	1.27	1.67	0.04	0.06	100.26	II-ц
3	36.24	0.08	20.53	26.39	14.49	1.01	1.45	0.00	0.03	100.22	II-ц
4	37.96	0.00	19.97	24.84	9.15	1.20	5.97	0.00	0.00	99.09	II-к
5	37.31	0.14	21.69	29.59	2.91	1.51	7.46	0.00	0.00	100.61	II-к
6	36.52	0.15	20.61	29.48	4.42	0.89	7.17	0.20	0.06	99.50	I
7	37.04	0.00	20.91	33.78	0.62	1.49	6.66	0.00	0.00	100.50	I
8	35.71	0.00	20.28	32.26	8.35	1.79	1.30	0.16	0.05	99.90	II-ц
9	35.99	0.01	20.83	35.46	5.97	1.16	0.89	0.01	0.06	100.38	II-ц
10	35.8	0.22	20.85	32.72	4.19	1.3	4.48	0.23	0.00	99.79	II-к
11	35.83	0.05	20.31	36.27	1.61	1.71	4.00	0.00	0.00	99.78	II-к
12	35.66	0.22	20.47	19.56	18.1	0.65	4.65	0.00	0.10	99.41	I
13	36.06	0.05	20.14	18.54	18.43	0.8	5.43	0.00	0.00	99.45	I
14	35.88	0.04	20.65	24.58	7.71	1.18	8.63	0.00	0.00	98.67	I
15	35.87	0.17	20.15	33.81	2.86	1.87	3.85	0.00	0.11	98.69	I
16	37.02	0.07	20.53	30.86	2.50	1.54	7.56	0.08	0.08	100.24	I
Эмпирические формулы: 1. {Fe2+1.46Mn1.09Ca0.15Mg0.16Na0.04}2.90[Al1.91Fe3+0.18Ti0.01]2.10(Si2.95Al0.06)3.01O12 2. {Fe2+1.52Mn1.10Ca0.15Mg0.16Na0.01}2.94[Al1.87Fe3+0.21]2.08(Si2.93Al0.07)3.00O12 3. {Fe2+1.71Mn1.00Ca0.13Mg0.12}2.96[Al1.94Fe3+0.09Ti0.01]2.04(Si2.96Al0.04)3.0O12 4. {Fe2+1.69Mn0.63Ca0.52Mg0.15}2.99[Al1.92Si0.09]2.01(Si3.00)3.00O12 5. {Fe2+1.97Mn0.20Ca0.64Mg0.18}2.99[Al2.01Ti0.01]2.02(Si2.97Al0.03)3.00O12 6. {Fe2+1.87Mn0.30Ca0.62Mg0.11Na0.03}2.93[Al1.93Fe3+0.13Ti0.01]2.07(Si2.96Al0.04)3.00O12 7. {Fe2+2.18Mn0.04Ca0.57Mg0.18}2.97[Al1.94Fe3+0.09]2.03(Si2.97Al0.03)3.00O12 8. {Fe2+1.96Mn0.58Ca0.11Mg0.22Na0.03}2.90[Al1.87Fe3+0.25]2.12(Si2.91Al0.09)3.00O12 9. {Fe2+2.31Mn0.41Ca0.08Mg0.14}2.94[Al1.94Fe3+0.12]2.06(Si2.94Al0.06)3.00O12 10. {Fe2+2.01Mn0.29Ca0.39Mg0.16Na0.04}2.89[Al1.90Fe3+0.21Ti0.01]2.12(Si2.90Al0.10)3.00O12 11. {Fe2+2.25Mn0.11Ca0.35Mg0.21}2.92[Al1.86Fe3+0.22]2.08(Si2.92Al0.09)3.01O12 12. {Fe2+1.19Mn1.26Ca0.41Mg0.08}2.94[Al1.90Fe3+0.15Ti0.01]2.06(Si2.92Al0.08)3.00O12 13. {Fe2+1.10Mn1.28Ca0.48Mg0.10}2.96[Al1.88Fe3+0.17]2.05(Si2.95Al0.06)3.01O12 14. {Fe2+1.50Mn0.53Ca0.75Mg0.14}2.92[Al1.90Fe3+0.18]2.08(Si2.92Al0.08)3.0O12 15. {Fe2+2.19Mn0.20Ca0.34Mg0.23}2.96[Al1.90Fe3+0.13Ti0.01]2.04(Si2.95Al0.05)3.0O12 16. {Fe2+1.95Mn0.17Ca0.65Mg0.18Na0.01}2.96[Al1.91Fe3+0.13]2.04(Si2.7Al0.03)3.0O12

Примечание. Формулы гранатов рассчитаны с помощью программы MineralCalc v.1.1 (автор Е.В. Кориневский, https://petroexplorer.ru/ru/mnu-pe-ru/st-mnu/mincalc-mnu-ru/57-mincalc-review-ru.html).

Note. The formulas of garnet are calculated using Mineral Calc v.1.1 program (author E.V. Korinevsky, https://petroexplorer.ru/ru/mnu-pe-ru/st-mnu/mincalc-mnu-ru/57-mincalc-review-ru.html).

 

Несмотря на то, что все гранаты по составу принадлежат ряду альмандин–спессартин (табл. 3), однако на диаграмме MnO–CaO–FeO видны небольшие различия. Гранаты типа I и краевые части гранатов типа II имеют идентичный состав, тогда как центральные части гранатов типа II отличаются меньшим содержанием Ca при повышенном содержании Mn и Fe (рис. 10).

 

Рис. 10. Состав гранатов из конгломератов таяокуяхинской свиты (D₃tk).

Fig. 10. Composition of garnets from conglomerates of the Tayaokuyakha Formation (D₃tk).

 

Обсуждение результатов

На протяжении длительного промежутка времени (с раннего кембрия по силур) территория подвергалась эрозии. Последовавшая затем трансгрессия моря привела к образованию фрагментарно сохранившихся на рифейском основании карбонатных отложений силура, а также значительных по мощности базальных отложений верхнего девона (Черемхина, 1996ф). В последних отмечаются значительные концентрации граната и единичные зерна самородного золота.

Гранат является одним из минералов-индикаторов условий образования пород (Соболев, 1964; Konrad-Schmolke et al., 2008; Tian et al., 2019; Jiang et al., 2020). Большая часть центральных зон исследованных нами зональных зерен граната (тип II), а также небольшая часть гомогенных гранатов (тип I) отвечают по составу гранатам метаморфических пород (рис. 11). Осадочные толщи докембрия, слагающие хребет Канин Камень, подверглись региональному метаморфизму эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фаций (Гецен, 1975; Горностай и др., 1984ф), в результате чего образовались гранаты альмандинового состава. Структуры захвата (двойной спирали) в гранатах подтверждают их генетическую принадлежность к метаморфическим породам, т. к. они возникают в результате вращения кристалла одновременно с его ростом и захватом матрикса в процессе метаморфизма (Половинкина, 1966). Единичные составы гранатов попадают в поля гранатов из аплитов-пегматитов и из гранитов S-типа, что также согласуется с историей геологического развития района. С процессами регионального метаморфизма связаны дайки гранитных пегматитов, выходящие на поверхность в юго-восточной оконечности кряжа Канин Камень (Гецен, 1975; Черемхина, 1996ф). Возраст даек гранитных пегматитов микулкинско-болванского гранитного комплекса (γV₂-C₁mb) по результатам ⁴⁰Ar/³⁹Ar датирования мусковита составляет 536–544 млн лет (Соболева и др., 2022).

Большинство гранатов типа I и практически все каймы гранатов типа II сходны по составу и образуют общее поле на рис. 11, что позволяет предположить их одновременное образование и более молодой возраст по отношению к центральным частям гранатов типа II. Они близки по составу к гранатам из гранитоидов (рис. 11). Единственными магматическими породами на изучаемой территории, помимо жил гранитных пегматитов, являются долериты нехайтеяхинского комплекса метагабброидов (mνβRF₃) и базальтоиды канино-тиманского долеритового комплекса (βD₃kt), с которыми генетически гранаты, скорее всего, не связаны. Таким образом, состав гранатов позволяет предполагать, что основными источниками материала для девонских базальных отложений послужили метаморфические сланцы рифея. Однако нельзя исключить также участие вещества разрушавшихся в девоне докембрийских гранитоидов, не выходящих на уровень эрозионного среза в настоящее время.

 

Рис. 11. Корреляция между содержанием MnO и CaO (мас. %) в гранатах из конгломератов таяокуяхинской свиты. Области состава гранатов из различных пород даны по (Samadi et al., 2014).

Fig. 11. MnO–CaO correlation (wt. %) in garnets from conglomerates of the Tayaokuyakha Formation. Areas of composition of garnets from various rocks are from (Samadi et al., 2014).

 

На основании морфологических особенностей зерен самородного золота из конгломератов позднего девона, минеральных включений в их краевых частях, а также отпечатков кристаллов на поверхностях зерен можно говорить о небольшой дальности источника сноса. Ранее на основании особенностей вещественного состава песчаников таяокуяхинской свиты было установлено существенное влияние метаморфизованных толщ табуевской серии на их формирование, а также указан потенциальный источник выявленного в песчаниках золота – дайки долеритов, секущие породы рифейского возраста (Никулова, Павлова, 2021). В нашем случае, самородное золото из конгломератов характеризуется примесью Cu, что обычно связывается с основными и ультраосновными породами (Чудненко, Пальянова, 2014; Пальянова, 2020). Таким образом, по аналогии с Пай-Хоем, где позднедевонские долериты несут благороднометальную минерализацию (Шайбеков, 2013), можно предполагать, что материнскими породами для золота в конгломератах на п-ве Канин являлись метаморфизованные дайки долеритов нехайтеяхинского комплекса метагабброидов (mνβRF₃) или дайки долеритов канино-тиманского долеритового комплекса (βD₃kt), прорывающие метаморфические породы рифея (Степаненко, 2016). Минеральные включения в золоте (кварц, альбит, ильменит, биотит и др.) указывают на широкий спектр коренных пород: это могли быть кварц-сульфидные гидротермальные жилы в подстилающих сланцах, тела гранитных пегматитов, дайки габбро-долеритов и др. Вследствие этого, сузить и спрогнозировать конкретный генетический тип первичного коренного источника только на основании состава золота и минеральных включений в нем не представляется возможным.

В последующее позднепалеозойско-мезозойское время в районе сохранялся мелководно-бассейновый платформенный режим, в ходе чего золотоносные отложения девона были захоронены под массой более молодых осадков, с образованием палеороссыпей девонского возраста (Горностай и др., 1984ф; Черемхина, 1996ф).

В позднекайнозойское (палеоген?-четвертичное) время перекрывающие осадки были частично эродированы, вплоть до разрушения девонских пород с их последующим переотложением и образованием обширного молассоидного неоген-четвертичного чехла, в котором отмечаются находки знаков самородного золота. На основании сходного состава его с составом самородного золота из девонских конгломератов, а также сходства минеральных включений можно предполагать единый тип первичного коренного источника. Пространственная близость россыпей разного возраста, а также более уплощенная и окатанная форма золотин (что говорит о более длительном переносе зерен), свидетельствуют о том, что палеороссыпь девонского возраста, скорее всего, является промежуточным коллектором для более молодых россыпей.

Заключение

Формирование палеороссыпи девонского возраста, относящейся к формации золотоносных конгломератов, происходило после длительного перерыва осадконакопления в юго-восточной части полуострова Канин. Золото в россыпи средне- и высокопробное, с примесью Ag, Hg и Cu, морфологические признаки золотин свидетельствует о ближнем сносе. Состав гранатов из конгломератов, в которых обнаружено самородное золото, указывает на то, что подстилающие метаморфические сланцы рифея участвовали в петрофонде девонских отложений. Коренным источником самородного золота, вероятно, являются дайки основных пород позднерифейского или/и позднедевонского возраста, прорывающие метаморфизованные толщи рифея. Значимые современные россыпи могут формироваться в данном районе в процессе перемыва палеороссыпей девонского возраста.

Авторлар туралы

M. Pavlova

South Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geology UB RAS

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: milana.a.pavlova@yandex.ru

Institute of Mineralogy

Ресей, Miass, Chelyabinsk Region, 456317

D. Varlamov

Institute of Experimental Mineralogy RAS

Email: milana.a.pavlova@yandex.ru
Ресей, ul. Akademika Osip’yana 4, Chernogolovka, Moscow district, 142432

S. Snigirevsky

Saint-Petersburg State University; Botanical Institute RAS

Email: milana.a.pavlova@yandex.ru
Ресей, Universitetskaya nab. 7-9-11, St. Petersburg, 199034; ul. professora Popova 2, St. Petersburg, 197376

S. Petrov

Saint-Petersburg State University

Email: milana.a.pavlova@yandex.ru
Ресей, Universitetskaya nab. 7-9-11, St. Petersburg, 199034

D. Zarkhidze

Russian Geological Research Institute (VSEGEI)

Email: milana.a.pavlova@yandex.ru
Ресей, Sredniy pr. 74, St. Petersburg, 199106

M. Rassomakhin

South Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geology UB RAS

Email: milana.a.pavlova@yandex.ru

Institute of Mineralogy

Ресей, Miass, Chelyabinsk Region, 456317

Әдебиет тізімі

Қосымша файлдар