Игнимбриты, кальдеры и гидротермы

Золото в гидротермально-магматических системах

Коллоидная концепция

1Белоусов В.И., 2Королева Г.П., 1Хубаева О.Р.

В некоторых геотермальных системах золото встречается в отложениях горячих источников Вайотапу, Новая Зеландия (Pope et al., 2005), Йеллоустоунского Национального парка и Стимбоат-Спринг (White et al., 1992), в осадках, извлекаемых термальных вод скважинами, содержащих промышленные содержания золота (Raymond et, al.,2005), в отложениях горячих источников и скважин Паужетской месторождения термальных вод (Королёва, 1993). Интерпретация переноса золота в гидротермально-магматических сисемах областей современного вулканизма основывается на предположении, что только сероводород (HS-) и хлорид (Cl-) могут образовывать стабильные комплексы с золотом Au+ (Pokrovski et al., 2015). То-есть, современные взгляды образования золоторудных месторождений базируются на концепции, что рудоносные флюиды являются истинными растворами.

Коллоидная гипотеза образования гидротермальных месторождений золота начались с публикации Линдгрена В. (Lindgren, 1915) и Бойлда Х.С (Boydell, 1925). Саундерс Saunders (1990) представил доказательства, что золотые (электрум) коллоиды играли роль в генезисе преимущественно золотых эпитермальных месторождений.

Стратовулканы и гидротермальные системы

Эпитермальные и порфировые месторождения золота связаны со стратовулканами и связанными с ними гидротермальными системами районов развития бимодального вулканизма (рис. 1).

Рис. 1. Схематический разрез стратовулкана Кихпиныч и Гейзерной гидротермальной системы. 1 -тонкообломочные вулканогенно-осадочных толщ; 2-игнимбриты; 3-4 -вулканогенно-осадочные толщи; 5 -зоны окремненных толщ; 6 -базальты; 7-8 -лавы и пирокластика; 9 -дайки и силлы базальта; 10 - базальтовые расплавы и расплавы анатексиса; 11 -кислые экструзии; 12 -температура; 13-— восходящие термальные источники; 14 -парогазовые струи; 15 -движения термальных вод; 16 -фильтрация метеорных вод; 17 – кислотно-изменённые породы.

На полях трещинного вулканизма образуются многоканальные вулканы с магматические очаги на малых глубинах. Они передают тепло, генерируемое, как в мантии, так и в земной коре. Тепло магматических очагов поддерживает стабильный режим теплопередачи в стратовулканах (Belousov et al., 2017; Shinohara, 2008). Продолжительность активности таких очагов ограничена во времени и пространстве (Белоусов 1978). Взаимодействие термальных вод различного формирования с вмещающими породами продуцирует силикагель и глины, участвующие в образовании газо-водоупорных литологических экранов («кэп-рок»). Под ними аккумулируются газы. СО2 оказывает воздействие, как на подъём термальных вод за счёт газлифта, так и присутствие Са2+ в растворе. Экраны также выполняют роль теплоизоляторов. Ледники на вулканах дополняют воздействие литологических экранов на термальный режим в недрах гидротермально-магматических систем (Белоусов, 1978; Belousov etal., 2021). Такой процесс изменения теплового режима приводит к частичному плавлением.

Силикагель-сульфидный лиганд

Потапов В.В. (2002), считает, что содержание кремнезёма в термальных водах соответствует состоянию насыщения, а при понижении температуры перенасыщения и образования силикагеля. Янагизава и другие (Yanagisawa et al., 1995). показали, что в процессе непрерывного взаимодействия воды с алюмосиликатными минералами и вулканическими стеклами от выщелоченного слоя отслаиваются гидросиликатные цепочки и слои виде мицелл (золей) силикагеля. В связи с этим предполагается, что их образование силикагеля контролируется процессами коллоидной химии. Силикагели могут быть водородными и катион-замещёнными. Эти комплексы имеют отрицательный заряд, и они способны присоединять катионы рудных элементов, в том числе и благородных металлов. Са-силикагель обладает значительно большей обменной ёмкостью (в 50-100 раз) по сравнению с Н-силикагелем, даже в кислой области рН. Са 2+ сравнительно легко и обратимо обменивается на другие катионы. Таким образом, выделение СО2 нарушает карбонатное равновесие, в результате чего образуется кальцит (СаСО3) и силикагель резко осаждает золото и другие адсорбированные элементы. Кварц-карбонатные золоторудные жилы свидетельствуют о наличии такого процесса в месторождениях Банно-Паратунского геотермального района.

Коллоиды сульфидов, предположительно образуются в результате взаимодействия металлов, выщелоченных ультра-кислыми (рН <2) гидротермами поверхностного формирования из пород стратовулкана с сероводородом (H2S). Они также заряжены отрицательно и защищены силикагелем от коагуляции и способны сорбировать и транспортировать благородные металлы. Только понижение температуры рудоносных термальных вод и их смешение с морской водой, содержащей Mg2+, вызывает коагуляцию силикагелей, осаждение на геохимических барьерах, и потерю защитных свойств коллоидов сульфидов от коагуляции. Коллоиды сульфидов отлагаются с адсорбированными металлами.

Механизмы отложения золота

Структуру гидротермально-магматических систем стратовулканов аналогична гидрогеологическим структур типа артезианского склона (рис. 2.).

рис. 2. Схематический поперечный разрез стратовулкана и гидротермальной системы и магматическим очагом. Показано соотношение типов рудных месторождений (Hedenquist, Lowenstern, 1994)

Когда водоупорный горизонт, подстилающий ультра-кислые воды, содержащие выщелоченные металлы, нарушается землетрясениями и другими событиями, эти относительно холодных вод обрушаются на горячую интрузию. В результате образуется система хаотические трещины, кипение и образование рассола. Высокоминерализованные рассолы промываются последующими потоками нагретой углекислой метеорной водой с Са-силикагелем и могут быть источником золота и других катионов металлов. Они образуют штокверки. Высокотемпературные потоки артезианских склонов подвергаются ареальной диффузионной дегазации и бурному кипению с выделением СО2 в оперяющих разломах неглубоких интрузий и экструзии в постройке стратовулкана (рис. 1). В случае диффузионной дегазации происходит отложение рассеянного золота в окварцованных породах, а в разрывных нарушениях, где образуются струи двухфазных с огромными расходами рудоносных гидротерм (сотни литров в секунду) золото отлагается в кварцевых жилах с кальцитом. Так же по мере остывания вод уменьшение содержания силикагеля приводит к отложению сульфидов с адсорбированным золотом.

Артезианские гидротермальные бассейны образуются в межгорных впадинах, которые служат очагами разгрузки высокотемпературных вод артезианских склонов окружающих стратовулканов. Зарождение таких систем происходит в условиях островных вулканических дуг. Насыщенных кремнезёмом высокотемпературные воды взаимодействуют с морской водой, отлагая халцедон и аморфный кремнезём, образуют водоупорный горизонт достаточно большой мощности (~ 2 км) (Belousov, Belousova, 2019). Такой горизонта непроницаемых пород (кэп рок) обладает свойствами теплоизоляторов. В условиях среднеплейстоценового оледенения, мощные ледники ограничивают подземный сток метеорных вод и обладая свойствами теплоизолятора способствуют повышению температуры воды и частичному плавления высококремнистого материала. Образуются спекшиеся туфы, игнмбриты и кислые расплавы. (Belousov et al., 2021). Как и в случае артезианских склонов внедрение магматических тел, может создавать систему разломов, которая нарушает герметизацию рудоносного водоносного горизонта. Образуются кварце-карбонатные жилы с золотом, наблюдаются на месторождениях Южно-Камчатского рудного поля. По нашему мнению, предложенная модель гидротермального артезианского бассейна подходит для интерпретации генезиса жильных золоторудных месторождений, связанных с интрузивами (Sillitoe, Thompson, 1998).

Заключение

Предложенная коллоидная концепция базируется, как на реальных фактах, полученных из наблюдений современных гидротермально-магматических систем, так и на экспериментальных исследованиях. Авторы, относясь ответственно к предлагаемой интерпретации, понимают, что она может быть только стимулом к продолжению дискуссии о происхождении золоторудных гидротермальных месторождений.

Белоусов, Королёва Хубаева. Золото в гидротермально-магматических системах

GOLD IN HYDROTHERMAL-MAGMATIC SYSTEMS

Гартман А. и другие Коллоидное золото в чёрных курильщиках

Грант и другие Реконструкция режима трековых элементов в активно формирующемся месторождении ТАГ

Золото гидротермально-магматической системы Берлин, Сальвадор

Золото и другие элементы в гидротермальной системе Йеллоустоунского пака и источниках Стимбоат

Кларк, и Вильямс-Джонес Аналогии золото-рудных месторождений и отложений геотермальных скважин

Образование коллоидов золота в эпитермальных средах

Silltoe R.H.Thompson J. F.H. ЖИЛЬНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЗОЛОТА

Thomson et al.,Золотые месторождения связанные с интрузиями

Саундерс и Бурке. Образование колоидов золота вэпитермальных средах

САУНДЕРС. Текстуры кремнезема и золота в бонанзовых рудах месторождения Слипер