Геология и минералого-геохимические индикаторы генезиса золоторудного месторождения Олимпиада (Енисейский кряж)

Актуальность. На территории Красноярского края заключено около 15 % российских запасов золота (более 2 200 т). По добыче благородного металла край лидирует с показателем ~100т за 2018г. Основная часть запасов и ресурсов коренного золота сосредоточена в металлогенических зонах Енисейского кряжа.
Олимпиадинское месторождение является крупнейшим золоторудным объектом Енисейского кряжа и входит в число уникальных месторождений России и Мира. В рудах Олимпиады сосредоточено порядка 1 000 т благородного металла, добыча на 2019 г. составила около 56 т золота. Выявленные запасы месторождения позволят производить его разработку на протяжении как минимум 25 лет без существенных снижений уровня добычи. Рудный потенциал месторождения не ограничен учтенными на данный момент запасами. Пробуренные в начале 2018 г. глубокие скважины подсекли рудные тела с промышленными параметрами на глубине около 1 400 м.
Месторождение характеризуется сложной полистадийной и полихронной историей формирования золото-сульфидных комплексов, что обусловило уникальный вещественный состав его руд. Несмотря на долгую историю изучения (начиная с 1968–1974 гг.), многие вопросы геологии и генезиса золото-сульфидной минерализации остаются открытыми: термодинамика рудообразования, положение и связь «невидимого», упорного золота и арсенопиритовой минерализации, источник рудного вещества, время и длительность формирования месторождения.
В работе рассмотрено геологическое строение месторождения, детально охарактеризованы минералогия и геохимия рудных комплексов и отдельных минералов. На основании термобарогеохимических, минералого-геохимических и изотопных данных сделаны предположения о термодинамическом режиме минералообразования и вероятностном источнике рудного вещества, а также оценен временной интервал формирования месторождения. Полученные результаты расширяют теоретические основы генезиса золотого оруденения региона и могут быть использованы при выделении прогнозно-поисковых критериев и признаков.
Цель и задачи. Целью диссертационного исследования является минералого- геохимическая аттестация минеральных комплексов руд и отдельных рудных минералов, установление термодинамических параметров, существовавших во время отложения руд, состава минералообразующего флюида и его источника, а также определение временных интервалов золоторудного процесса. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
4
1. Изучение минералогии месторождения и восстановление последовательности рудообразования.
2. Изучение типохимизма главных рудных минералов месторождения.
3. Изучение минералогических особенностей и кристаллохимии арсенопирита месторождения, а также его связи с «невидимым» золотом.
4. Определение термодинамических параметров формирования рудной минерализации и состава флюида.
5. Изучение изотопных и геохимических характеристик рудных минералов и выявление вероятностного источника вещества.
6. Абсолютное датирование рудного процесса.
Фактический материал, методы исследования и личный вклад автора. В исследовании использован каменный и графический материал творческого коллектива Института горного дела, геологии и геотехнологий (ИГДГиГ) СФУ, Института геологии и минералогии (ИГМ) СО РАН и Национального исследовательского Томского государственного университета (ТГУ), полученный в ходе выполнения работ по теме «Геолого-генетическая модель Олимпиадинского рудного поля (Енисейский кряж)» под руководством А. М. Сазонова при участии автора. При разведке глубоких горизонтов месторождения коллективом исследователей проведена документация керна 21 скважины (8 000 п. м), а также отобрано около 1 500 проб для изготовления шлифов, аншлифов и специализированных препаратов.
Руды и породы месторождения изучены с применением современных методов: оптической микроскопии (~1 000 шлифов и аншлифов); SEM EDS/WDS (более 500 образцов и 5 000 анализов); ICP-MS (41 анализ); LA-ICP-MS (более 200 анализов); рентгеноструктурного анализа (7 образцов); мёссбауэровской спектроскопии (7 анализов); изотопных исследований Pb, S, He (~70 определений); датирования Ar-Ar методом (16 анализов); микротермометрических исследований флюидных включений в кварце (~500 определений); Рамановской спектроскопии флюидных включений в кварце, а также углеродистого вещества (~100 определений); газовой хромато-масс-спектрометрии флюидных включений в кварце, карбонате и сульфидах (18 анализов).
Лично автором определены цель и задачи диссертационного исследования, проанализирован доступный литературный материал предыдущих исследований по различным областям, связанным с диссертационной работой, а также сформулированы защищаемые положения и выводы. Необходимые для исследований специализированные препараты готовились автором лично. Автором выполнены минераграфическое изучение руд, электронно- микроскопические и микрорентгеноспектральные исследования, часть термобарогеохимических исследований. Обработаны геохимические данные по распределению элементов-примесей в

5
рудах месторождения, а также сульфидах и самородном золоте. В ходе диссертационного исследования автор занимался обработкой аналитических данных с использованием специализированных программ (Statistica, Origin Pro, Surfer и др.) и их интерпретацией, подготовкой текста диссертационной работы и графического материала к ней.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения (5 с.), шести глав (150 с.), заключения (2 с.), одного приложения (10 с.) и списка литературы, включающего 273 наименования (16 с.). Общий объем работы 185 с., диссертация содержит 64 иллюстрации и 18 таблиц.
В первой главе приведены сведения об истории открытия и изучения месторождения. Охарактеризовано его положение в региональных структурах, дан геологический очерк рудного поля, описаны основные черты геологии и петрографии месторождения.
Вторая глава посвящена рудной минералогии. Дано описание коренных и окисленных руд. Охарактеризованы рудные минералы и самородное золото месторождения, приведена схема стадийности рудообразования. Глава содержит материал, обосновывающий первое защищаемое положение.
В третьей главе приведены результаты детального геохимического изучения рудных минералов (пирротин, арсенопирит, пирит, сфалерит, халькопирит, ульманит, тетраэдрит, бертьерит, стибнит, гудмундит, джемсонит, самородные сурьма и золото) месторождения с использованием ICP-MS и LA-ICP-MS. Показаны закономерности распределения золота, серебра и других элементов-примесей в разновозрастных минеральных ассоциациях. Материал, приведенный в главе, использован при обосновании первого защищаемого положения.
Четвертая глава содержит сведения о типоморфных особенностях арсенопирита месторождения, который является главным минералом руд и основным концентратором «невидимого» золота. Охарактеризованы морфология, химический состав и кристаллохимия минерала, предложены формы нахождения «невидимого» золота. Приведенные данные служат обоснованием первого защищаемого положения.
Пятая глава характеризует термодинамические условия образования рудной минерализации месторождения, а также состав рудоносного флюида. Материалы главы использованы при обосновании второго защищаемого положения.
В шестой главе приведены сведения о вероятностном источнике рудного вещества, а также возрасте и продолжительности формирования месторождения. Материалы главы использованы при обосновании третьего защищаемого положения.
Научная новизна. Диссертационное исследование содержит актуальные данные о геологическом строении, минералогии и геохимии Олимпиадинского месторождения, а также стадийности формирования руд, полученные в результате доразведки глубоких горизонтов и

6
публикуемые впервые. С высокой детальностью охарактеризован арсенопирит – главный минерал-концентратор «невидимого» золота в рудах месторождения. Приведены новые данные о его кристаллохимических особенностях, полученные с помощью рентгеноструктурного анализа и мессбауэровской спектроскопии. Впервые выполнены масштабные исследования типохимизма сульфидных минералов и самородного золота с использованием ICP-MS и LA-ICP- MS. Приведены новые сведения о составе рудного флюида, полученные путем изучения флюидных включений в кварце и сульфидных минералах методом газовой хромато-масс- спектрометрии. Обобщены литературные и представлены авторские изотопно-геохимические данные о рудном процессе. Показан возрастной интервал формирования рудной минерализации, определенный Ar-Ar методом по слюдам из минеральных комплексов.
Практическая значимость. Полученные в ходе выполнения диссертационного исследования результаты использованы в производственной работе АО «Полюс Красноярск», а также могут быть применены для выделения критериев при прогнозно-поисковых работах на рудное золото. Данные о возрасте и вероятностном источнике вещества месторождения способствуют развитию представлений о генезисе золоторудных месторождений, что позволит прогнозировать их расположение в регионе. Характеристика структурной неоднородности арсенопирита и ее связи с «невидимым» золотом может способствовать развитию новых технологий обогащения сырья с упорным золотом.
Основные защищаемые положения:
1. Промышленные концентрации золота образовались на стадии ранних сульфидов в структурно связанной и наноразмерной металлической форме в игольчатом арсенопирите. Развитие рудного процесса с формированием полиметаллической и стибнит-бертьеритовой минерализации привело к перекристаллизации ранних сульфидов, ремобилизации и переотложению золота в самородной форме.
2.Безрудная кварцево-жильная и рудные золото-мышьяковая и золото-сурьмяная минеральные ассоциации сформированы флюидами, отличающимися по составу газовой и жидкой фаз, а также PT-параметрам.
3. Формирование месторождения происходило на протяжении 150 млн лет (предрудная ассоциация – 817–808 млн лет; ранние сульфиды – 803–758 млн лет; поздние сульфиды – 660– 615 млн лет). Ранние и поздние ассоциации имели собственный полигенный (смешанный мантийный и коровый) источник вещества.
Апробация работы. Автором лично и в соавторстве опубликовано более 50 научных работ, 35 – по теме диссертации, из них 7 – в журналах перечня ВАК. Материалы диссертации публично представлены на конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых, семинарах, симпозиумах и конгрессах: международные – 12th and 14th International Congress for Applied

7
Mineralogy (Istanbul, Turkey, 2015; Belgorod, Russia, 2019), Международный конгресс «Цветные металлы и минералы» (Красноярск, 2016–2019), конференция памяти академика А. П. Карпинского (Санкт-Петербург, 2017), 15th SGA Biennial Meeting (Glasgow, UK, 2019); с международным участием – «Проспект Свободный» (Красноярск, 2016, 2019); всероссийские – «Уральская минералогическая школа» (Екатеринбург, 2015), «Новое в познании процессов рудообразования» (Москва, 2017), ВСЭМПГ (Москва, 2018), «Минералы: строение, свойства, методы исследования» (Екатеринбург, 2019), «Минерально-сырьевая база алмазов, благородных и цветных металлов – от прогноза к добыче» (Москва, 2020).
Благодарности. Автор безгранично благодарит своего научного руководителя Анатолия Максимовича Сазонова за помощь в организации и проведении исследования, обсуждение основных результатов и защищаемых положений, а также за постоянное внимание к выполняемой работе. Глубокую благодарность автор выражает АрнольдуВильгельмовичуМацюшевскому, который многие годы поддерживал и помогал в исследованиях, с великим умением обучал минераграфии и работе в научной лаборатории.
Автор благодарен сотрудникам кафедр ГМиП и ГМиМР ИГДГиГ СФУ Е. А. Звягиной, С. И. Леонтьеву, Т. В. Полевой, Н. А. Некрасовой, Б. М. Лобастову, М. С. Сазонову, Н. Н. Поповой, В. А. Макарову, П. Н. Самородскому, В. Н. Князеву и другим за помощь и внимание к выполняемой работе. Автор признателен С. Д. Кирику (СФУ), О. А. Баюкову и Ю. В. Князеву (ИФ СО РАН) за совместную плодотворную работу по изучению кристаллохимии арсенопирита.
Свою признательность автор выражает специалистам ИГМ СО РАН: А. А. Томиленко, Н. А. Гибшер, М. А. Рябухе, Е. О. Шапаренко и другим за возможность совместных исследований флюидного режима золоторудных объектов Енисейского кряжа; Г. А. Пальяновой и Ю. А. Калинину за внимание к работе и конструктивную критику; В. Н. Королюку за помощь при выполнении микрорентгеноспектрального анализа.
Автор благодарит П. А. Тишина, Е. В. Корбовяка, К. В. Бестемьянову (ТГУ) за помощь в выполнении аналитических работ; Е. А. Наумова (ЦНИГРИ), К. В. Лобанова (Orsu Metals Corporation), А. А. Савичева (СПбГУ) за ценные рекомендации и советы; геологов АО «Полюс Красноярск» за помощь в работе.
Выбором профессии автор обязан своей матери, инженеру-геологу Ф. Н. Сильяновой, и благодарит ее и свою семью за поддержку и понимание.
На завершающем этапе выполнение диссертационного исследования осуществлялось при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта No 19-35-90017.