Золото-кварцевые жилы и золотоносные конгломераты

Среди всех рудных месторождений, разрабатываемых главным образом ради извлечения золота, наибольшее значение имеют золото-кварцевые жилы в слабо или умеренно метаморфизованных породах и залежи в конгломератах, накопившихся в крупных бассейнах. Второй из названных типов доминирует благодаря гигантскому месторождению Витватерсранд, но несколько примеров подобных месторождений известно и на других континентах.

Золото-кварцевые жилы сложены преимущественно кварцем, обычно содержат в небольших количествах сульфиды, хотя иногда они оказываются чрезвычайно сложными в минералогическом отношении. Жилы могут быть плитообразными (выдержанными по мощности) или неправильными, четковидными (рубцовые жилы), угловатыми или в виде прерывистых искривленных линз и «ухватов». Большинство из них являются продуктом метаморфизма, который протекал при умеренных температурах и сопровождался деформированием горных пород. Грубо параллельное расположение листоватых минералов, обычно хлорита, придает кварцу полосчатый облик; хлорит развивается и по плоскостям рассланцевания во вмещающих породах. Жилы залегают среди осадочных или вулканогенных пород, которые в случае древних месторождений могут содержать окислы, карбонаты и даже сульфиды железа. На фанерозойских месторождениях этого класса рудовмещающий разрез представлен главным образом черными сланцами, однако поблизости обычно присутствуют и более грубообломочные породы.

Описываемые золоторудные месторождения в большинстве случаев грубо, а иногда и строго стратифицированы (например, месторождение Хоумстейк). Тем не менее известны случаи эпигенетической миграции золота в граниты или другие образования, находившиеся рядом с породами, представлявшими собой источники золота. Крупнейшие в мире месторождения этого металла сосредоточены в архейских зеленокаменных поясах. В регионально-стратиграфическом аспекте золото в этих поясах локализуется в лавах и (или) осадочных породах верхней части разреза, частично в секущих кварцевых жилах. Ранее отмечалось, что некоторые богатые месторождения золота приурочены к определенным зеленокаменным толщам и располагаются вблизи границ поясов, где породы под влиянием гранитных интрузивов претерпели термальный метаморфизм. В Канаде в поясе Абитиби золотое оруденение концентрируется вблизи некков и силлообразных тел кислых пород, прорывающих базальтоиды, так что создается впечатление, что первые могли служить его источником. Однако в большинстве случаев золото-кварцевые жилы и в осадочных (например, месторождение Хоумстейк), и в магматических породах сами по себе являются выполненными минеральными агрегатами трещинами растяжения. Они никогда не были зияющими, и их заполнение происходило по мере их роста под влиянием процессов диффузии при наличии химических градиентов, которые вызывались упругими напряжениями в деформировавшихся породах. Такие рубцовые жилы связаны со слабо-метаморфизованными горными породами, которые были достаточно прочными, могли участвовать в упругих (а не пластических) деформациях, а затем растрескивались с образованием свободного пространства, необходимого для создания диффузионного градиента. С рубцовыми жилами такого типа, по существу, не связано никаких зон гидротермального изменения, но на некоторых месторождениях, например Йеллоунайф и Калгурли, установлены крупные ореолы метасоматитов, вероятнее всего образовавшиеся в результате фильтрации гидротермальных растворов, выносивших с более глубоких горизонтов воду, углекислоту, калий и натрий. Тем не менее считается, что источником золота были зеленокаменные породы; в случае Калгурли это могли быть залегающие на глубине долеритовые силлы. На месторождениях, где присутствуют такие метасоматические ореолы, в рудах содержится больше серы, мышьяка, теллура и карбонатных минералов, чем в простых рубцовых жилах.

Многие типичные черты архейских золото-кварцевых жильных месторождений свойственны и фанерозойским образованиям этой группы. Речь идет, в частности, об их приуроченности к определенным стратиграфическим зонам или литологическим группам. Однако на фанерозойских месторождениях важную роль играют черные сланцы или аргиллиты, которые вмещают жилы или по крайней мере являлись главным источником вещества при их формировании. Представляется, что сланцы фациально переходят в вулканиты (островодужные андезиты), и вполне возможно, что они сформировались в окраинных морях, и золото в них концентрировалось в процессе осадконакопления. Фанерозойские месторождения также представлены рубцовыми жилами, а в зонах гидротермальных изменений около них появляются карбонаты, альбит и серицит. Независимо от исходного состава рудовмещающих пород (вулканиты или черные сланцы) формирование таких месторождений протекало при ведущей роли процессов деформации и ремобилизации золота в результате метаморфизма.

В истории формирования золото-кварцевой минерализации существует весьма продолжительный перерыв, начавшийся 2400 млн. лет назад и завершившийся 300 млн. лет назад. Обусловлен ли этот перерыв отсутствием в вулканогенно-осадочных образованиях соответствующего возраста пачек пород, которые могли бы служить источником металла? А может быть, прекратились процессы метаморфизма, вызывавшие его переотложение?

Рубцовые кварцевые жилы можно встретить в зеленосланцевых породах любого возраста. Все, что необходимо для их образования, — это подходящий темп деформирования пород, при котором образуются трещины отрыва или свободные поверхности иного типа и поддерживается градиент активности между упругодеформированными зернами и свободной поверхностью. Что же касается промышленных концентраций золота в таких жилах, то они образовывались только в архее и фанерозое.

Вероятно, самыми поразительными на Земле ассоциациями осадочных пород являются толщи вулканогенных и терригенных образований, выполняющие бассейны кратона Каапвааль в Южной Африке. В такой толще залегает крупнейшее в мире золоторудное месторождение Витватерсранд. Бассейн Витватерсранд имеет в плане размеры примерно 350 X 250 км и выполнен вулканитами и осадочными породами общей мощностью 14 км, т. е. его глубина составляет около 1/20 его горизонтальных измерений. Заполнение бассейна породами разнообразного состава началось 2750 млн. лет назад и завершилось 2500 млн. лет назад, иными словами, оно продолжалось 250 млн. лет. Хотя скорость прогибания дна бассейна, конечно же, не была постоянной, но средний темп осадконакопления не превышал здесь 0,06 мм/год. Что же касается конгломератов дельтового происхождения, то интервалы их быстрого накопления, наверное, чередовались с периодами относительно спокойного осадкообразования. В золотоносных горизонтах хорошо окатанная галька в большинстве случаев сложена крупнозернистым белым кварцем (возможно, жильным), так что в этой толще мы встречаемся с крупнейшим в мире скоплением белого жильного кварца. В конгломератах, кроме того, присутствует галька черных и серых кремнистых пород, поэтому маловероятно, чтобы белый кварц был результатом перекристаллизации, происшедшей уже после накопления конгломератов.

Нередко можно встретить окатанные обломки пирита размером с песчинку или гальку, иногда он крупнозернистый, иногда мелкозернистый, но в любом случае его обломочный характер не вызывает сомнений. Среди обломков встречаются зерна минералов элементов платиновой группы, в 80% случаев они содержат иридий, осмий и рутений. В виде обломочных частиц присутствует уранинит, но обломки золота округлой, типичной для самородков формы отсутствуют. Большая часть пирита, урановых минералов и все золото встречаются в конгломератах в явно перекристаллизованном виде. Данное обстоятельство является причиной длительной дискуссии относительно генезиса этого крупнейшего в мире месторождения золота.

Вдоль северного края бассейна Витватерсранд, где сосредоточены самые богатые руды, скопления углей, золота и урана связаны с поверхностями несогласий в трансгрессивной толще дельтовых отложений. Изучив эти угольные залежи, Преториус и Холлбауэр пришли к твердому убеждению, что «примитивные докембрийские формы жизни сыграли значительно большую роль в эволюции Земли, чем это считалось еще несколько лет назад». Согласно А.В. Сидоренко и С.А. Сидоренко, по масштабам накопления углистого вещества докембрийская эпоха приближается к более поздним периодам. Хотя иногда это вещество бывает связано с интенсивно метаморфизованными породами, большая его часть все же накапливалась в ходе восстановительных процессов с участием живых организмов.

Замберг и др., изучив соотношение содержаний тория и урана на этих месторождениях, пришли к выводу, что до своего окончательного отложения в угольных прослоях в форме тухолита уран находился в окисленной форме и переносился растворами в виде уранил-иона. Если во время образования урановой минерализации существовали фотосинтезирующие живые организмы, то вполне возможно, что уже очень давно в бедной кислородом атмосфере Земли могли возникать локальные участки, где господствовали окислительные условия и происходило окисление урана.

Конгломераты, подобные распространенным в бассейне Витватерсранд, можно встретить в пределах других кратонов, где они выполняют прогибы, несколько более молодые и значительно меньшие по размеру. Самыми молодыми из них являются обломочные породы в районе Тарква (Гана), которые залегают стратиграфически выше толщи, имеющей возраст от 2110 до 1915 млн. лет. Примечательно, что лишь на месторождении Тарква в самых высококачественных рудах золото непосредственно ассоциируется с гематитом цемента обломочных пород, который чаще всего представлен хорошо ограненными кристаллами. По-видимому, отложение гравелитов Тарква протекало приблизительно во время завершения формирования железистых кварцитов, но они являются речными образованиями и накапливались в окислительных условиях на поверхности суши, а не в морских водах, как в случае дельтовых конгломератов Витватерсранда и других золотоносных конгломератов раннепротерозойского возраста.