Древняя Африканская платформа, образующая центральный фрагмент Гондваны и самая крупная из платформ Южного полушария, занимает практически всю площадь одноименного континента, за исключением узкой полосы складчатых сооружений Атласа на крайнем северо-западе и Капского пояса на юге, и имеет площадь более 19 млн. км2 (рис. 3.22).
Это крупнейшая и одна из богатейших россыпных полиминеральных мегапровинций мира, минерагенический профиль которой определяют главным образом золото, алмазы, редкие металлы, тяжелые минералы комплексных прибрежно-морских россыпей (ильменит, циркон, рутил и др.). Это мегапровинция, где широко представлены, наряду с россыпями, отвечающими геоморфологическому этапу развития поверхности, древние ископаемые, в том числе метаморфизованные россыпи — золотоносные металлоносные и алмазоносные конгломераты.
Подобно другим платформам Южного полушария, Африканская платформа характеризуется обширными выходами на поверхность кристаллического фундамента, образованного архейскими эократонами (Каапвальский и Зимбабве на юге, Танзанийский и Конго в центральной части и Леоно-Либерийский на западе платформы) в обрамлении раннепротерозойских гранулит-гнейсовых поясов (Лимпопо, Рувензори и др.). Протоплатформенный чехол, начало формирования которого приходится на начало раннего протерозоя, представлен несколькими супергруппами, из которых отметим среднюю — супергруппу Витватерсранд — и верхнюю — Трансвааль в Капском кратоне. Именно с первой из них и с ее возрастными аналогами в складчатых поясах связаны древнейшие метаморфизованные россыпи (рудное поле Витватерсранд, месторождение Тарква). Центральные области на юге и в центре континента, а также значительные площади на севере занимают обширные платформенные синеклизы, осадочный чехол которых образован позднепротерозойскими и в большей степени фанерозойскими осадками.
Важную роль в формировании россыпной минерагении континента сыграли этапы посткратонной фанерозойской тектоно-магматической активизации платформы, в том числе: а) этап поднепалеозойской-раннеюрской активизации, предшествовавшей расколу континента, важнейшим проявлением которой явился сопровождаемый оловянно-редкометалльной минерализацией щелочногранитный магматизм («молодые граниты») зоны Плато Джос-Аир-Ахарггар; б) этап кайнозойской тектоно-магматической активизации, ознаменованный, начиная с середины палеогена, подъемом внутренних районов континента, внедрением кольцевых щелочно-ультраосновных плутонов, а также заложением (около 45-37 млн. лет) и развитием Восточно-Африканской рифтовой системы с характерным для нее базальтоидным и щелочно-ультраосновным магматизмом.
Как и для платформ Гондваны в целом, россыпной минерагенический профиль платформы определяют золото, алмазы, редкие металлы, в меньшей степени олово и минералы платиновой группы, а по периферии континента также комплексные ПРМ тяжелых минералов. В соответствии с особенностями тектоно-геоморфологического строения в пределах платформы можно выделить, по крайней мере, четыре россыпных провинции, характеризующиеся сложным полиминеральным профилем, — Южно-Африканскую, Центрально-Африканскую, Западно-Африканскую и Восточно-Африканскую, внутри которых выделяются несколько россыпных субпровинций и целый ряд россыпных районов, иногда мономинеральных, преимущественно алмазоносных, таких как Лесная Гвинея («Алмазный треугольник»), Кванза, Кванго, Беркли-Вест-Плиска, р. Оранжевой, побережье Намакваленда и Намибии, реже золотоносных (Западная Гвинея-Мали, Кило-Мото), но чаще полиминеральных (рис. 3.22).
Учитывая обширность материалов по россыпной металлоносности континента, в том числе нашедших отражение в ряде обобщающих монографий, мы приведем лишь краткий обзор основных типов россыпной минерализации — золотой, алмазоносной, олово-редкометалльной, платинометалльной, комплексной в прибрежно-морских россыпях тяжелых минералов, сделав упор на типах и группах россыпных месторождений, которые в наибольшей мере отражают основные закономерности формирования и размещения россыпей.
Золотоносные россыпи, широко распространенные практически во всех выделенных выше россыпных провинциях Африканского континента (рис. 3.22), относятся к числу месторождений, определяющих основной сырьевой потенциал россыпной мегапровинции в целом. В общих чертах все они могут быть разделены на две резко различающиеся возрастные и генетические группы: метаморфизованные россыпи ископаемых россыпных формаций — докембрийские золотоносные конгломераты и золотоносные россыпи, образование которых тесно связано с формированием и последующим преобразованием глобального позднемелового-раннепалеогенового пенеплена — Африканской поверхности выравнивания.
Первая группа месторождений (ископаемые золотоносные россыпи), согласно А.А. Константиновскому, представлена месторождениями в раннепротерозойских протоплатформенных и протогеосинклинальных комплексах, представителями которых являются соответственно месторождения Витватерсранд в Южно-Африканской провинции и Тарква в Западно-Африканской — объекты, по своим масштабам и возрастному диапазону отвечающие рангу рудного района.
Классическим примером древних золотоносных конгломератов Южно-Африканской россыпной мегапровинции и платформ Гондваны в целом является месторождение Витватерсранд, интенсивно изучаемое на протяжении более 100 лет. Объект этот уникален не только своими масштабами, но и минеральным составом и комплексностью руд (наряду с золотом в рудах содержатся МПГ (Os, Ir) и алмазы). Он описан в громадном количестве работ и является постоянным предметом дискуссий о соотношении первичных осадочных и наложенных гидротермальных процессов его формирования. Нетипичный минеральный состав россыпи — отсутствие минералов оксидов и гидроксидов железа, высокое содержание пирита и уранинита — является причиной того, что до сих пор не существует единой точки зрения на генезис месторождения. В последние годы предлагаются гипотезы полигенного и даже эндогенного (гидротермального и гидротермально-метасоматического) генезиса месторождения, особенно успешно развиваемые отечественными геологами-рудниками.
Однако, главными особенностями Витватерсранда, которые, на наш взгляд, во многом объясняют его уникальность, позволяют решить вопросы его генезиса, проверить и «примерить» альтернативные гипотезы, являются его древность и длительность формирования (более 500 млн. лет), а также масштабы, по которым, как подчеркивают многие исследователи, оно представляет собой объект ранга крупного рудно-россыпного района. Рудный район Витватерсранд объединяет 6 ураново-золотоносных полей, которые разрабатываются 122 рудниками(!), и заключает более половины мировых запасов золота, и в настоящее время является главным поставщиком этого металла в мире.
Сознавая трудность характеристики этого объекта, описанного в громадном числе публикаций специалистов, детально изучавшим его на протяжении десятков лет, мы, тем не менее, считаем нужным рассмотреть его позицию в контексте общей эволюции россыпеобразования в древних кратонах.
Рудный район Витватерсранд расположен в ЮАР в центральной части эократона Ваал в пределах Южно-Африканского кратона (рис. 3.22) и приурочен к крупному синклинорному прогибу (по другим исследователям, рифту) северо-восточного простирания протяженностью около 350 м при ширине более 50 км, который интерпретируется В.Е. Хаиным как выполненный молассой межгорный прогиб, осложненный по периферии серией гранито-гнейсовых куполов (рис. 3.23а). Золоторудный бассейн Витватерсранд располагается в области распространения раннепротерозойских слабо метаморфизованных терригенных толщ, составляющих одноименную супергруппу мощностью в несколько километров.
Месторождение золоторудных конгломератов одно из древнейших в мире; оно датируется 2.8-2.5 млрд. лет. Определения уран-свинцовым методом (В.Н. Голубев, ИГЕМ РАН) дают возраст 2.5 млрд. лет. Еще более древним (около 3 млрд. лет) является возраст присутствующих в рудах кластогенных иридосминов (данные К.Н. Малича). Возраст наложенного метаморфизма конгломератов и песчаников, определенный K-Ar методом (М.М. Аракелянц, ИГЕМ), — около 1.7 млрд. лет, а отвечающий ему минеральный парагенезис характерен для низкотемпературной фации метаморфизма при температуре около 300°С и давлении 2-3 кбар, причем метаморфизм не затушевывает первичные структурно-текстурные особенности исходных пород.
Среди других докембрийских конгломератов месторождение выделяется отсутствием оксидов железа, что указывает на то, что осадконакопление происходило в специфических условиях бескислородной (или малокислородной) атмосферы.
Придерживаясь гипотезы первично-осадочного происхождения минерализации Витватерсранда — точки зрения, исповедуемой, прежде всего, геологами ЮАР, авторы считают необходимым подчеркнуть, что уникальная позиция объекта (прежде всего его возраст и временной интервал формирования) предполагает полигенность оруденения. Ниже кратко приводятся данные а пользу его россыпного и гидротермально-метасоматического происхождения.
Основные признаки первично-осадочной природы рудоносных «рифов» Витватерсранда заключаются в следующем.
Позиция, тип и фации палеобассейна. Будучи в региональном плане приуроченными к крупному осадочному бассейну, россыпи локализованы в узкой полосе приморской палеоравнины, в зоне распространения аллювиальных осадков (преимущественно русловых фаций) и авандельт и образуют в плане дендритовидную и лентовидную систему прямолинейных русел преимущественно юго-восточного направления. Область размыва располагалась на севере и северо-западе, где распространены граниты, гнейсы, а также ультрабазиты. Толщи имеют ритмическое строение трансгрессивной направленности, при которой ритмы начинаются конгломератами (преимущественно мелкогалечниковыми), вверх по разрезу сменяемыми гравелитами, затем песчаниками и алевролитами. Венчается каждая пачка тонким (до 5 см) углеродистым слойком. Изредка отмечаются секущие прожилки битума. В отдельных частях рудного района, например в районе Белком Голд Филд, расположенном в его южной части, наблюдается налегание золоторудных конгломератов фанов на поверхность подстилающего их педимента.
Конгломераты преимущественно мелкогалечные, а в верхней части толщи валунно-галечные. С конгломератами (собственно «рифами») и связаны основные концентрации золота, составляющие 10-17 г/т. Состав обломков в них преимущественно кварцевый с примесью кремнистых пород. Специфической особенностью раннепротерозойских конгломератов является постоянное присутствие хорошо окатанных обломков пирита и пирротина. Кроме них здесь много мелких обломков хромита, циркона, уранинита и других тяжелых минералов. Конгломераты часто имеют косую слоистость, что свидетельствует об их накоплении в аллювии, отчасти в авандельтовых обстановках. Геометрия конкретных россыпей определяется фациальной обстановкой их формирования (косы, отмели, русла). Типичной в этом отношении является обстановка Ваал-рифа, в вертикальном разрезе которого отражена смена фаций ветвящихся русел и надводной дельты фациями авандельты и сублиторали. Массовые замеры косой слоистости в конгломератах во многих десятках мест разных рифов позволяют реконструировать направление сноса обломочного материала. Песчаники и алевролиты также имеют преимущественно кварцевый состав. Обломки в них хорошо окатаны и отсортированы с образованием преимущественно параллельной тонкой слоистости. Однородный аренитовый состав песчаников характерен для мелководного эпиконтинентального морского бассейна. Мощность конгломератов — первые метры. Чаще всего они образуют линзы протяженностью в первые сотни метров, выполняющие эрозионные врезы в подстилающие песчаники. Мощность песчаников в каждом ритме — первые сотни метров. Накопления рудного материала в них не отмечается.
Углеродистые слойки, скорее всего, представляют собой лагунные осадки, венчающие трансгрессивные циклы. По степени изменения органического вещества углеродистый слой отвечает керогену, который является важным биогенным маркером, указывающим на первично биогенный генезис вещества. А.И. Горшковым и А.В. Сивцовым (ИГЕМ РАН) с помощью установки LINK и электронной микродифракции в чешуйчатых каемках определена фаза графита модификации 2Н. Л.В. Бершовым и А.В. Сперанским методом ЭПР в составе битума определены ванадил-порфирины, которые образуются за счет хлорофилла и используются как биомаркеры, свидетельствующие о первично биогенной природе углеродистых образований. В составе битумов обнаружены ароматические, алифатические соединения, кислород, сера и другие компоненты. Битум в большинстве зерен изотропен и ренгеноаморфен.
Углеродистые слои (битум или кероген) занимают важное место в распределении рудного вещества. Именно с ними связан другой важный тип рудной минерализации Витватерсранда — «бонанцевые» руды с содержаниями золота и урана на 1-2 порядка выше, чем в описанных ранее конгломератах, причем золото и уран концентрируются в верхней части углеродистых слойков.
Минеральный парагенезис мелкогалечных конгломератов («рифов»), их форма и состав в целом типичны для россыпей. Помимо главных промышленных минералов, золота и уранинита, присутствуют окатанные зерна хромита, иридосмина, монацита, циркона и других тяжелых минералов. Необычным является большое количество окатанных зерен сульфидов, главным образом пирита и пирротина, наряду с которыми встречаются также округлые (окатанные) обломки углистого вещества с уранинитом, причем отмечается поверхностная коррозия зерен уранинита битумом (рис. 3.24).
Минеральный состав «рифов» в разных участках различен. Различаются преимущественно золотоносные «рифы», преимущественно урановые (например, Ваал-Риф вблизи восточной окраины бассейна) и комплексные, причем и золото, и уранинит повсеместно ассоциируют с окатанным пиритом. Участки рифов с содержанием пирита более 15% наиболее богаты золотом. Содержания пирита в россыпи Ваал-риф составляют 30000 ppm, урана 500 ppm (в том числе около 20% урана в виде тухолита связано с углеродом, а 80% — с обломочным уранинитом), золота 15 ppm.
В дополнение к этим признакам первичного россыпного генезиса месторождения обнаружены дополнительные весомые доказательства обломочного происхождения значительной части золота Витватерсранда, в том числе доказывается эоловая природа россыпи базального рифа. В результате растворения образцов косослоистых песчаников рудного тела Базального рифа (рудное поле Велком) в плавиковой кислоте В.Е. Минтером были экстрагированы частицы тороидального золота, которые морфологически и по структуре поверхности идентичны частичкам из типично эоловых россыпей Якутии и современных прибрежных россыпей Новой Зеландии. Аналогичные формы золотин получены B.E. Филипповым и Л. Минтером в экспериментах с туннельным выдуванием. Отмечается также хорошая сортировка зерен по размеру и их концентрация в узком классе крупности -136 мкм. Кроме тороидального золота, в рифах отмечены ветровые многогранники, являющиеся важным диагностическим признаком эоловых образований (рис. 3.25).
Иные особенности свойственны золоту углеродистых прослоев; Преобладают ветвистые и коккоидальные выделения золота, представляющие собой, скорее всего, псевдоморфозы золота по бактериальным или растительным остаткам. Д.К. Холлбауэр, позже и другие исследователи обнаружили их при электронномикроскопическом изучении образцов золотосодержащего керогена после травления их в плавиковой кислоте (рис. 3.26). С использованием установки «Линк» на сканирующем электронном микроскопе О.А. Дойниковой (ИГЕМ) установлено, что золото в них содержит около 19% серебра, 2-5% меди, чуть меньшее — родия.
Сопоставление генетических гипотез. Как отмечалось выше, большинством исследователей признается, что наиболее плодотворной при поисках и разведке месторождения была и остается «осадочная» гипотеза. Различные варианты «гидротермальных» и «гидротермально-метасоматических” гипотез получили развитие, начиная с 1970-х годов, с развитием тонких и прецизионных методов исследования вещества. При этом, даже в некоторых «гидротермальных» построениях не отрицается существование в раннепротерозойской системе Витватерсранда древних кластогенных скоплений рудного вещества, т.е. россыпей. Хотелось бы особо подчеркнуть, что с учетом древнего возраста Витватерсранда и длительной истории его формирования, превышающей по продолжительности любой из фанерозойских мегаэтапов россыgеобразования, представляется, что его руды первично-осадочного (кластогенного, россыпного) генезиса просто не могли не испытать последующего воздействия гидротермально-метасоматических процессов, что фактически снимает противоречия между двумя группами гипотез.
По мнению приверженцев россыпной гипотезы, верхняя, рудоносная толща супергруппы Витватерсранд иллюстрирует собой типичное гумидное осадконакопление на приморской аллювиальной равнине и в небольшом эпиконтинентальном морском бассейне с компенсированным типом осадконакопления.
Детально изученный риф Карбон-Лидер располагается в нижней части мощной (4-5 км) ритмически построенной терригенной толщи супергруппы Витватерсранд раннепротерозойского возраста. Как и другие «рифы», он сложен мелкогалечными конгломератами, которые являются самой грубообломочной фацией, связанной, без сомнения, с аллювиальными осадками, фациально близкими к русловым, а местами — с авандельтовыми. Об этом свидетельствует типичная для таких осадков косая и однонаправленная слоистость, отмеченная, в частности, и в рифе Карбон-Лидер. «Рифы» отражают регрессивные эпизоды развития рудоносного бассейна, иллюстрирующие скачкообразное оживление эрозионной деятельности, связанное с резкими общими и дифференцированными поднятиями территории. Область суши, судя по смене фаций и их мощностей, располагалась на северо-западе, а мелководный эпиконтинентальный морской водоем — на юго-востоке. Осадконакопление происходило на неширокой (30-50 км) прибрежно-морской равнине, которая пересекалась сетью субпараллельных русел преимущественного простирания 120-130°, которые трассируются гравелитами, выполняющими отчетливые врезы в подстилающие арениты. Именно здесь сосредоточена основная масса рудных минералов. На морском мелководье и в авандельтах накапливались в основном кварцевые пески и алевролиты с характерной косой слоистостью. Формирование скоплений органического вещества (углеродистых прослоев) происходило в опресненных лагунах либо на заболоченных участках речных долин. В последнем случае происходил последующий перемыв органического вещества с образованием обломков битума и захоронением их под новым слоем аллювия.
Сторонники «гидротермально-метасоматической» гипотезы образования рудоносного бассейна Витватерсранд рассматривают «рифы” как зоны избирательного метасоматического замещения пластов при просачивании сквозь них глубинных кислых гидротермальных растворов с ураном и золотом. В то же время признаки гидротермальной деятельности и метасоматоза в конгломератах проявлены не повсеместно и в разной степени. Наиболее заметны они в самом верхнем, Вендерсдорпском «рифе» супергруппы Витватерсранд, в кровле которого, в отличие от других рифов, залегают массивные метабазальты, с которыми и связываются интенсивные постседиментационные изменения.
В пользу гидротермального происхождения (преобразования) рудного вещества рифов свидетельствуют флюидные включения в обломах золотоносного кварца и в секущих жилах. Они представляют собой округлые до кристалломорфных двухфазные системы «жидкость-газ» в соотношении 5:15. Твердые фазы представлены сидеритом и хлоритом. Их образование связано с процессами метасоматоза или флюидной инфильтрации. По составу флюидов определены критические условия процессов: интервал температур растворов от 80 до 240°С, соленость — от 2 до 10 вес.%, давление около 2 кбар. Близкие параметры PT условий наложенных процессов рудообразования были определены нами по данным анализов в лабораториях ИГЕМа для рифа Карбон-Лидер (температура 250-300°С и давление 2-3 кбар). Этим условиям соответствуют и новообразованные минеральные парагенезисы в цементе вмещающих пород (конгломератов), отвечающие низкотемпературной фации зеленых сланцев (пирофиллит-серицит-хлоритовый с хлоритоидом парагенезис).
Важное значение для понимания природы и стадийности формирования золоторудных конгломератов Витватерсранда имеет также битумное (керогенное) вещество, состав и структура которого, как отмечалось выше, свидетельствуют о его первично-биогенном происхождении. В пользу биогенной природы говорит также изотопный состав углерода битумного слоя, который, по данным Л.П. Носика (ИГЕМ РАН), содержит больше легкого изотопа (д13С = -26 и -32%); в то же время здесь присутствует и «более тяжелый» углерод (д13С = +0.84%), который характерен для гидротермальных образований. Неоднозначные результаты дает также определение абсолютного возраста углеродистых образований методом U-Pb изотопии (В.С. Голубев, ИГЕМ). В одном и том же углеродистом слойке в образцах уранинита им определен древний (2401±24 млн. лет) возраст, а для урановой смолки — значительно более молодой (1008±41 млн. лет). Это также свидетельствует, по крайней мере, о двух значительно разобщенных по времени этапах рудообразования.
Все это позволяет говорить о полиформационности и многоэтапности формирования золоторудной минерализации месторождений Витватерсранда. Эта мысль высказывается в работах ряда исследователей. Особо отметим одну из последних работ А.Н. Шило, в которой предложена модель гидротермально-метасоматического генезиса месторождения.
Подводя итог всему вышесказанному, выделим основные признаки, характеризующие принадлежность рудного поля Витватерсранд к палеороссыпям, и признаки, свидетельствующие о наложенных гидротермальных процессах.
Признаками палеороссыпей являются:
— пластовая и линзовидная форма залежей;
— типичные для осадочных толщ структуры и текстуры (косая и тонкая слоистость);
— линейная ориентировка рудных залежей, их приуроченность в палеоложбинам и палеоруслам;
— свойственная осадочным сериям ритмичность строения;
— приуроченность концентраций золота и уранинита к определенным в фациальном отношении слоям;
— хорошая окатанность зерен и обломков зерен тяжелых минералов: золота, уранинита, осмиридов, хромита, пирита, циркона, монацита, а также обломков битума;
присутствие тороидального золота со следами эоловой транспортировки.
О роли гидротермального и метасоматического процессов свидетельствуют;
— присутствие а некоторых конгломератах секущих прожилков жильного кварца и кальцита;
— наличие тонких прожилков золота, пересекающих зерна пирита, кварца и других минералов;
— находки газово-жидких включений в жильном и обломочном кварце;
— замещение уранинита битумом;
— высокие содержания в рудах иттрия, характерного для мантийных источников, а также повышенные концентрации серебра и ртути в золоте, не характерные для россыпей (что, однако, может трактоваться не однозначно, поскольку в условиях восстановительной атмосферы раннего протерозоя серебро в зоне гипергенеза могло не окисляться и не выноситься).
Суммируя сказанное, следует подчеркнуть, что, как осадочная, так и гидротермальная, гипотезы дополняют друг друга в понимании сложной многоэтапной эволюции крупного «рудного района», каковым является Витватерсранд — по сути полиформационный объект, сочетающий в себе черты первичного осадочного и наложенного гидротермально-метасоматического рудогенеза.
Второе из них названных выше месторождений группы золотоносных конгломератов — палеороссыпь Тарква — находится на территории Ганы и расположено на южном фланге Западно-Африканского щита в составе выполняющего грабен-синклиналь молассового комплекса, залегающего на складчатом основании раннепротерозойского Бирримского складчатого пояса. Месторождение (по существу, рудный район) имеет протяженность около 45 км при ширине 7-10 км и состоит из 4-х золотоносных полей, из которых в общей сумме было добыто более 250 т учтенного золота. Предполагается, что источником золота палеороссыпи могли быть богатые золоторудные месторождения (Обуаси и др.) золото-сульфидно-кварцевой и малосульфидной формаций в полосе развития графит-содержащих сланцев в северо-западном обрамлении впадины Тарква, однако палеогеографические реконструкции указывают, что снос обломочного материала шел с противоположного борта впадины, где коренные источники еще не обнаружены. Д.А. Преториус указывает на принципиальное сходство строения конгломератов Тарквы с таковыми Витватерсранда, а именно высокозрелый олигомикитовый состав кварцитопесчаников и гравелитов пород главной рудоносной формации — свиты Банкет; веерообразное строение золотоносной пачки; группировка золота в рудоносных горизонтах -конгломератовых рифах, разделенных безрудными кварцитами; тесная связь золота и концентраций сопутствующих тяжелых минералов со степенью литологической «зрелости» рифов. Цитируемый автор подчеркивает, что эти и другие признаки однозначно свидетельствуют о кластогенном (россыпном) происхождении золоторудной минерализации Тарквы. Об этом же говорит и алмазоносность золотоносных конгломератов группы Банкет (за пределами Тарквайского района) и подстилающей базальной группы Кавери.
Вторая группа золотоносных россыпей Африканской платформы, отвечающая, как указывалось выше, геоморфологическому этапу развития ее поверхности, связана с формированием Африканской цикловой поверхности выравнивания (мезо-раннекайнозойского пенеплена), ее последующим преобразованием и расчленением в третичное-четвертичное время и формированием локальных поверхностей выравнивания «постафрика-Г и «постафрика-Н». Важнейшие площади распространения золотоносных россыпей этой группы находятся в Нубийской пустыне, в Западной Гвинее и Мали, в Гане, на северо-востоке Конго, в Кении, Танзании и Зимбабве (см. рис. 3.22).
Эта группа месторождений представлена единым генетическим рядом россыпей, свойственных денудационному рельефу. — от остаточных элювиальных россыпей, ассоциирующих с в различной степени разрушенными корами выветривания латеритного типа, через элювиально-склоновые и склоновые (коллювиальные) к аллювиальным (террасовым и долинным) россыпям. Их отличают три важнейшие особенности: строгая пространственная связь с комплексами пород архейских и раннепротерозойских зеленокаменных поясов, чем определяется их распространение исключительно в границах кратонов (Зимбабве, Танзанийский, Конго, Леоно-Либерийский и др.), близповерхностное положение и сравнительно малая мощность рудного пласта при высоких (до 10 г/м3 и более) содержаниях металла.
Важнейшим компонентом золотоносных систем в пределах тропических пенепленов являются золотоносные коры выветривания и связанные с ними богатые остаточные элювиальные россыпи золота, в формировании которых важную роль сыграло «неэрозионное снижение» поверхности пенеплена (см. раздел 1.5), в процессе которого только под влиянием 3-х независимых механизмов обогащения — весового (1.5-1.7-кратного), миграционного (2-3-кратного) и остаточного (4-6-кратного), происходит 20-25-кратное увеличение концентраций золота по сравнению с материнскими (донорскими) породами. Если исходить из данных, что средняя (фоновая) концентрация золота в вулканогенных и вулканогенно-осадочных породах зеленокаменных поясов составляет 25-75 мг/т (Константинов, 2006), то названные механизмы (см. рис. 1.6) могут обеспечивать формирование остаточных элювиальных россыпей с содержанием золота 0.5-2 г/т даже за счет региональных коренных источников с фоновым содержанием металла (россыпи Мали, Ганы, Гвинеи, Танзании и др.). В полях золоторудных месторождений за счет описанных механизмов формируются остаточные элювиальные россыпи с содержанием золота 10 и более г/т.
Обогащение за счет региональных коренных источников вносит свой вклад и в формирование аллювиальных россыпей, что находит отражение в широком площадном «заражении» аллювия рек, дренирующих зеленокаменные пояса. Например, в эеленокаменном блоке Маеватана в центральной части Мадагаскара, представляющем собой поднятый пенеплен в начальной стадии расчленения, на площади более 1.5 тыс. км2 золотоносны практически все водотоки.
Особенности тропического литогенеза накладывают отпечаток на строение россыпей и самого золота в россыпях. Как показано в работе В.Л. Сухорослова и С.В. Яблокрвой на примере россыпей района Нинди на юге Танзании, основные промышленные россыпи золота представлены двумя типами: а) выдержанными маломощными залежами в толще валунногалечного перстративного аллювия мощностью от 0.2-1 м до 2 м, питающимися за счет минерализованных зон подстилающегося плотика; б) залегающими непосредственно под почвенным слоем маломощными пластовыми залежами («sheetwash deposits»), развитыми на склонах долин и поверхности террас. Сильная ожелезненность этих образований свидетельствует об участии коллоидов железа в миграции золота. Высокая подвижность золота в процессе формирования россыпи отражена и в морфологии золота; она подчеркивается присутствием высокопробных оболочек на золотинах, присутствием в россыпи, наряду с кластогенным, губчатого новообразованного золота, а также разнообразными формами химической коррозии на поверхности золотин (рис. 3.27). Среди частиц аллохтонного генезиса весьма высок также процент т.н. «сэндвичевидных» и «конвертовидных» золотин, нетипичных для золотоносных россыпей областей умеренного и холодного климата.
Продуктивность золотоносных аллювиальных россыпей в конкретных условиях в значительной мере зависит от степени разрушения глобального («Африканского») пенеплена. Нa рис. 3,28 показана геоморфологическая позиция россыпей района М’Поло на юге Анголы, расположенном на склоне молодого купольного поднятия, в пределах которого происходит экспонирование фиксированного корой выветривания пенеплена из-под эоплейстоценовых отложений, завершающих серию Калахари, образование молодой коры выветривания в процессе конформного снижения междуречий поднятого пенеплена и их расчленение.
Особенности внутреннего строения районов развития золотоносных россыпей рассматриваемого типа и их положение в структурах кратонов можно рассмотреть на примере района Кило-Мото в северо-восточной части Конго. Район расположен в бассейне верхнего течения правых притоков р. Конго — pp. И тури (Арувими) и Узле, в пределах архейского выступа Центрально-Африканского кратона — так называемого элиархейского кратона Конго, значительную площадь которого занимают нижнеархейские породы формации Западного Нила и гранито-гнейсовые купола, разделенные фрагментами архейских же зеленокаменных поясов, сложенных породами группы Кибели. В юго-западной части района эти породы перекрыты породами средне-верхнепротерозойского протоплатформенного чехла (формация Линди), преимущественно конгломератово-аркозового состава с подчиненным значением пелитов, кремней и вулканитов. К югу в поле развития протерозойских пород сохранились фрагменты позднегондванского осадочного чехла, представленного здесь верхнекарбоновыми-пермскими континентальными осадками ледниковой формации серии Лукуга (аналога тиллитов формации Кару в Южной Африке).
В современной поверхности междуречий, отметки которых нарастают от 600-700 м на западе до 2400 м вблизи с границей Восточно-Африканского рифта (Синие Горы), сохранились фрагменты верхнемеловой (Африканской) и третичной (постгондвана-1) поверхностей выравнивания. Морфоструктура района отчетливо унаследована по отношению к структурам кратона; выступ архейского фундамента образует крупный мегасвод площадью около 100 тыс. км2. Внутри последнего отдельные гранитные купола выражены в виде локальных сводов площадью 400-1600 км2, а разделяющие их зоны развития зеленокаменных пород группы Кибели — в виде систем линейных или дугообразных линеаментов, отдельные участки которых освоены современными долинами, а другие образуют депрессии (рис. 3.29).
Унаследованность рельефа подчеркивается также положением палеозойской палеодолины, которую наследует р. Итури; она приурочена к дугообразному линеаменту, огибающему свод Непоко-Итури с юга и, в свою очередь, совпадающему с областью развития зеленокаменных пород. По мнению, эта палеодолина, выполненная образованиями гляциального комплекса, в составе которого устанавливаются, по крайней мере, две фации — флювиогляциальные аркозы и конгломераты и превращенные в сланцы ленточные глины, наследовала депрессию доледникового рельефа, которая впоследствии была подработана ледником.
Золоторудные месторождения района Кило-Мото, известные с 1905 г. отчетливо ассоциируют с полями развития зеленокаменных пород архейской группы Кибали, а в более локальном плане — с кварцевыми жилами, реже с зонами окремнения как в самих зеленокаменных породах, так и в альбититах приконтактовой зоны гранитного батолита. Повышенными содержаниями золота отличаются также альбитизированные анкеритовые доломиты. Золото ассоциирует с сульфидами — пиритом, реже пирротином, арсенопиритом и халькопиритом. Содержание золота в кварцевых жилах, залегающих в зонах дробления и расслаивания альбититов, составляет первые г/т, достигая в отдельных случаях в карбонатно-кварц-альбититовых сланцах 600 г/т. Возраст оруденения оценивается старше 1750 млн. лет.
Запасы золота в отдельных месторождениях невелики. В лучшие годы суммарная добыча золота по району не превышала 10-12 т при среднем содержании золота 6-40 г/т (в отдельных случаях до 100 г/т) в коренных рудах и 1-10 г/м3 в россыпях, что способствовало хищническому способу отработки месторождений. Отрабатываемые кустарным способом аллювиальные россыпи локализованы в современных долинах, заложенных по зонам развития пород группы Кибали или вблизи контакта последних с гранитами; они характеризуются небольшой мощностью торфов (1-1.5 м) при мощности пласта 1-1.5 м и содержанием золота первые г/м3.
Наблюдается отчетливая пространственная связь золотоносности аллювия р. Итури с выходами в ее бортах аркозов и конгломератов серии Лукугу, вскрываемыми старательскими выработками, что позволяет рассматривать эти породы как промежуточные коллекторы золота для россыпей кайнозойского этапа развития, в том числе для долинных россыпей. Этот факт не противоречит геологическим данным, показывающим, что в эпоху Великого пермо-карбонового оледенения в области мегасвода происходила мощная денудация слагающих выступ эпикратона пород, в том числе архейских гранитов и вмещающих их зеленокаменных пород, и разнос и аккумуляция кпастогенного золота водноледниковыми потоками.
Платинометалльная россыпная минерализация платформ Гондваны занимает довольно скромное место. Различаются два основных типа платинометалльных россыпей.
Один из них связан с раннеплатформенной стадией развития платформ и представляет собой Os-Ir попутную россыпную минерализацию в золотоносных конгломератах Витватерсранда. В связи с кратко охарактеризованной выше проблемой происхождения последнего, важнейшим фактом в пользу первично осадочной кластогенной минерализации этих древнейших конгломератов как раз и свидетельствуют особенности присутствующих в них МПГ. Согласно К.Н. Маличу, возраст иридосминов датируется как близкий к 3-3.1 млрд. лет, т.е. существенно древнее возраста самой надгруппы Витватерсранд (2.75-2.5 млрд. лет), что бесспорно указывает на ее кластогенный характер.
Определенное место на древних платформах Гондваны занимают также молодые (кайнозойские) россыпи МПГ, обязанные своим происхождением не столько первичным россыпеобразующим источникам, сколько вторичным концентрациям МПГ в латеритах. Уникальные свойства латеритного процесса обеспечивают высокую подвижность золота и платиновых металлов и их осаждение и концентрацию на геохимических барьерах в виде новообразованных минеральных форм достаточно крупной размерности (т.н. «укрупнение в коре выветривания»), что способствует формированию россыпей, обладающих рядом специфических свойств, в числе которых, прежде всего, следует назвать: высокое содержание самородков и формирование богатых остаточных близповерхностных рудных залежей, нередко залегающих непосредственно в почвенном слое.
Особый интерес в этом отношении представляют детально описанные вторичные концентрации МПГ в латеритах, развитых по расслоенным троктолит-габбро-анортозитам п-ва Фритаун в Сьерра Леоне, образованные хорошо кристаллографически оформленными зернами лаурит-эрлихманита и других сульфидов, иридосмина и железистой платины размером 3-5 мм и более (вплоть до мелких самородков). Этот тип минерализации характерен исключительно для латеритов, но не установлен в непосредственно подстилающих их анортозитах, что указывает на «региональный» источник минерализации и определяющую роль латеритного процесса и действующих в нем геохимических барьеров в формировании и концентрировании платиноидов. Многие зерна МПГ несут отчетливо выраженные признаки стадийного растворения и повторного переотложения в виде новобразованных кайм на гранях и углах кристаллов, покрыты оболочкой гидроксидов железа.
П-в Фритаун представляет собой прибрежную равнину, покрытую латеритами мощностью 5-25 м и дренируемую небольшими реками (Барабодори, Гума). Процессы остаточной концентрации привели к образованию остаточных элювиальных россыпей in situ и аллювиальных россыпей, обогащенных крупными классами МПГ, источником которых, как и для россыпей золота, являются не первичные породы, а вторично-образованные МПГ латеритов.
Другим районом развития остаточных элювиальных россыпей МПГ в латеритах и связанных с ними комплексных золото-платиновых аллювиальных россыпей является плато Юббо в Эфиопии (бассейны рек Бир-Бир и Дидесса). Развитые по дунитам металлоносные латериты, содержащие горизонты феррикретов и силькретов, а различные годы являлись объектами отработки, причем разрабатывались в основном «мягкие» красные элювиальные глины. Эти знаменитые «бирбириты» содержат крупные выделения ферроплатины и Os-Ir сплавов, размеры которых достигают размера самородков, причем большинство из них не несет следов механической обработки, а, наоборот, хорошо кристаллографически оформлены и имеют четкие грани и ребра, что свидетельствует об их образовании in situ. Рассматривая образование самородков как неотъемлемую часть латеритного процесса, цитируемый исследователь подчеркивает, что поверхность граней самородков и многочисленные углубления и поры на их поверхности покрыты пленкой оксида Fe (гетита), а сами самородки содержат большое число включений, в составе которых присутствует куприт, иразит, эрлихманит, лаурит, стибиопалладинит, магнетит, самородный осмий.
Изучавшая «бирбириты” Т.П. Евстигнеева также указывает, что МПГ россыпей представлены изоферроплатиной, туламинитом, осмиридами, разнообразными PGE-сульфидами, среди которых отчетливо различаются минералы магматогенной, гидротермально-метасоматической и латеритной стадий, причем доля последних в россыпях весьма существенна. Характерно, что и золото в россыпях представлено зональными срастаниями, внешние зоны которых обогащены Cu, Ag и природными сплавами системы Au(Ag)-Pb-Sn. Наблюдается также вторичное нарастание пленок сульфида (Os,Ru)S2 на поверхности ранее корродированных зерен МПГ, свидетельствующее, что «рост» зерен в коре выветривания происходил в нестабильных условиях, но в целом масштабы этого процесса в условиях латеритного выветривания настолько существенны, что он способен формировать вторичные месторождения промышленного уровня, в том числе остаточные элювиальные и аллювиальные россыпи, обогащенные крупными классами МПГ, вплоть до самородков.
Африканская платформа — крупнейшая в мире мегапровинция развития алмазоносных россыпей, площади распространения которых сосредоточены в пределах архейских-раннепротерозойских кратонов, образуя 4 промышленных алмазоносных провинции: Западно-, Центрально-, Восточно-и Южно-Африканскую. Крупнейшей из них является Южно-Африканская россыпная провинция, второе место занимают алмазоносные россыпи Центрально-Африканской провинции; высокий россыпной потенциал характерен и для Западно-Африканской провинции (см. рис. 3.22), Поскольку подробная характеристика важнейших алмазоносных россыпных месторождений этих провинций содержится в работе, кратко охарактеризуем важнейшие особенности их формирования.
Южно-Африканская алмазоносная провинция, охватывающая территорию ЮАР. Намибии, Ботсваны, Зимбабве, Лесото, Свазиленда и Мозамбика, является бесспорным мировым лидером по суммарной добыче алмазов из коренных и россыпных месторождении и занимает второе место по добыче алмазов из россыпей, причем все промышленные россыпи сосредоточены на территории ЮАР и Намибии.
В пределах провинции известен практически полный генетический ряд россыпей — от остаточных элювиальных, развитых непосредственно на кимберлитах, через карстово-аллювиальные и аллювиальные россыпи древних и современных долин I-IV порядков до наземных прибрежно-морских пляжевых и эоловых и подводных шельфовых россыпей, причем с последними в настоящее время связаны основные объемы добычи и прогнозные ресурсы россыпных алмазов. За более чем 150-тилетнюю историю эксплуатации алмазоносных месторождений провинции роль россыпей в общей добыче резко сократилась; сегодня на их долю приходится только около 12% суммарной добычи, в том числе около 3% на аллювиальные и около 9% на морские россыпи.
Первоисточниками россыпей являются в основном кимберлиты, общее число тел которых превышает 600. Большинство из них, в том числе богатейшие трубки районов Кимберли, Премьер, Постмасбург, Венишия в пределах ЮАР, сосредоточено на площади Капского (Каапваальского) кратона. Их возраст варьирует в широких пределах — от раннего (1650 млн. лет) и среднего протерозоя (1450 млн. лет, трубка Премьер) до позднего мезозоя-палеогена (120-65 млн. лет, трубки района Кимберли). Предполагается, что часть алмазов в россыпи могла поступать и из конгломератов серии Витватерсранд, куда они, в свою очередь, поступали из более древнего первоисточника.
Важнейшие россыпные месторождения располагаются в бассейне системы рек Хартс-Вааль-Оранжевая (россыпи Западного Трансвааля и Беркли-Вест-Дуглас-Прииска) и низовьях р. Оранжевой и прилегающего побережья (россыпи Бушменленда и Намакваленда) (см. рис. 3.22).
Формирование алмазоносных россыпей промышленного уровня связано с постгондванской палеодолинной сетью, история которой распадается на три этапа: позднемеловой, ранее-среднекайнозойский и позднекайнозойский. На первом из этих этапов (докарусское время) транспортировка алмазов от главных кимберлитовых полей кратона Каапвааль осуществлялась двумя главными долинными системами: на юге р, Пра-Кару, которая начиналась в бассейне верхнего течения р. Оранжевой — р. Вааль и впадала в море в районе устья р. Олифант (рис. 3.30), а на севере — р. Пра-Калахари, бассейн которой занимал юг Ботсваны и Намибии, а устье находилось — вблизи современного устья р. Оранжевой. Отвечающие этому этапу алмазоносные галечники (Маура Мутла) в бассейне р. Вааль сильно латеритизированы и имеют красноватый цвет. Считается, что кардинальная перестройка длинной сети произошла на рубеже 40-30 млн. лет, после чего произошло формирование современной сети бассейна р. Оранжевой, в основном завершившееся к нижнему плейстоцену. Террасовые (и палеодолинные) алмазоносные галечники миоценового и плиоценового возраста хорошо сохранились в верхнем и нижнем течении р. Оранжевой (рис. 3.30).
Главными промышленными типами россыпей бассейна р. Вааль являются: 1) аллювиальные, карстовые и аллювиально-карстовые россыпи древней долинной сети и продукты их склонового переотложения, залегающие на отметках более 120 м выше современных долин (россыпи р-на Лихтенбург-Вентерсдорп); 2) террасовые россыпи; 3) россыпи погребенных долин, например, »русло» Другевельд в р-не Беркли-Вест (некоторые из этих палеодолин имеют протяженность до 70 км); 4) русловые и пойменные россыпи (pp. Вааль, Ренме и др.). Алмазы россыпей бассейна р. Вааль близки по свойствам алмазам многочисленных кимберлитовых трубок Трансвааля, но отличаются более высоким качеством. При этом есть определенные различия между камнями с «Верхней реки” (от истоков до Блумхофа) и «Нижней реки» (район Западного Беркли); последние крупнее (преобладают алмазы массой более 1 кар) и лучше по качеству.
Аллювий р. Оранжевой в среднем течении протяженностью почти 700 км (ниже г. Приска) практически не алмазоносен, что объясняется отмеченными выше мощными перестройками долинной сети, зато нижний отрезок долины (протяженностью от устья всего 150 км) характеризуется высокой алмазоносностью современного, в том числе руслового, и, в особенности, древнего террасового аллювия, в составе которого различаются две свиты. Более древняя, слагающая 50-70-метровый террасовый уровень (т.н. Прото-Оранж) имеет среднемиоценовый возраст (19-17 млн. лет); свита, слагающая более низкий, 30-40-метровый террасовый уровень (Мезо-Оранж), датируется плио-плейстоценом. Россыпи Прото-Оранжа, в целом более богатые, чем галечники нижележащей террасы, характеризуются невысокими содержаниями, но значительными запасами и высоким качеством камней, и на протяжении длительного времени (начиная с середины 1990-х годов) именно они являются главными объектами отработки (прииски Оуша, Оина, Грэсдрифт).
Важно подчеркнуть, что алмазоносность этого отрезка долины р. Оранжевой обусловлена наследованием ею меловой долины Пра-Калахари (см. рис. 3.31), т.е. имеет иные первоисточники, нежели россыпи Трансвааля.
В этой связи стоит напомнить, что с конца палеозоя главные алмазоносные поля Капваальского кратона Вааль оказались в зоне зарождения и на пути движения ледников Великого пермо-карбонового оледенения, следы транспортирующей деятельности которого отчетливо проявлены на всей территории юга Африки (рис. 3.32).
Предполагается, что ледники могли вызвать также широкое площадное рассеяние алмазов из кимберлитов древнего (ранне-среднепротерозойского) возраста, главным образом, в западном и юго-западном направлениях, и дальнейшее их участие через систему промежуточных коллекторов, каковыми послужили тиллиты серии Двайка, в питании россыпей юго-западного побережья. В этом отношении весьма показательно плоскогорье Каоко и приграничные районы Намибии и Анголы (бассейн р. Кунене), где в непосредственной близости от побережья сохранились откопанные из-под отложений серии Калахари фрагменты поверхности годванского пенеплена и палеотроги позднепалеозойского оледенения с остатками ледниковых образований Двайка. Эти отложения могут рассматриваться в качестве возможного промежуточного коллектора алмазов прибрежных россыпей Берега Скелетов и юго-западной Анголы, однако при этом надо принимать во внимание смену направлений ледового дрифта (рис. 3.32) и возможность поступления алмазов из местных (?) источников.
Западное побережье ЮАР (Бушменленд-Наманваленд) и Намибии представляют собой крупнейшую алмазоносную россыпную субпровинцию, в пределах которой развиты древние и современные россыпи алмазов как континентального, так и прибрежно-морского генезиса. Добыча алмазов в регионе ведется с начала XX века, и сегодня это один из основных районов добычи высококачественных алмазов, представленных, в основном, ювелирными разностями. Важнейшие отличительные черты субпровинции — связь ее алмазоносности с удаленными кимберлитовыми первоисточниками, расположенными в глубине континента, главным образом в районе Кимберли и Претории, отчасти — Калахари, упоминавшаяся выше транспортирующая роль ледников и, особенно, палеорек мелового возраста (Пра-Кару и Пра-Калахари).
История формирования россыпей отчетливо прослеживается с начала раскола Гондваны и связанной с ним перестройки долинной сети. С начальными фазами этого процесса связаны наиболее древние (меловые) месторождения Намакваленда — богатейшие россыпи эрозионных ложбин, выполненных несортированными гравийно-глинистыми, — т.н. «глинистых каналов» (Channel Clay), расчленяющих поверхность пенеплена (комплекс Коингаас). Формирование кайнозойских россыпей четко связано с несколькими трансгрессивно-регрессивными циклами, оставившими в рельефе побережья серию приподнятых береговых линий (морских террас), из которых наиболее высокая («терраса Гроблер») имеет высоту 64-84 м. Наиболее богатые концентрации алмазов (от 0.7 до 220 кар/м3 при средней массе 2 кар) были приурочены к знаменитой «устричной линии» на площади Александер-Бей южнее р. Оранжевой и соседней с ней т.н. «речной линией». Аллювиальные россыпи представлены древними галечниками в палеодолинах олигоценового возраста (комплекс Бюффелс), а также террасовыми и русловыми россыпями. Особое место занимают подводные россыпи, рассматриваемые в Главе 6.
Северный фланг алмазоносной субпровинции ЮЗ Африки находится на побережье Намибии, алмазоносность которого известна с 1908 г. Как и в Намакваленде, все россыпи побережья Намибии являются россыпями дальнего переноса, удаленными от своих первоисточников на расстояние более 1500 км. Крупнейшие россыпные месторождения группируются здесь в полосе побережья протяженностью почти 1500 км от устья р. Оранжевая на юге вплоть до Берега Скелетов на севере и представлены наземными прибрежно-морскими россыпями, среди которых выделяются россыпи высокой (около 30 и более, до 70 м) и низкой (до 10 м) морских террас и современных пляжей и платформ, в формировании которых важнейшая роль принадлежит устойчивому вдольбереговому транспорту наносов, активной волноприбойной деятельности, продуктом которой являются абразионные котлы и ниши, в которых происходит концентрация алмазов, и эоловые (дефляционные) процессы, способствующие дополнительной остаточной концентрации алмазов в котлах выдувания и на дефляционных поверхностях, иногда в ураганных содержаниях. Начиная с начала 1990-х годов у берегов Намибии началась разведка и добыча подводных алмазоносных россыпей.
Центрально-Африканская россыпная алмазоносная провинция занимает периферию и ближайшее обрамление гигантской синеклизы Конго и включает районы россыпной алмазоносности, расположенные на территории Демократической Республики Конго (Заир), Республики Конго, Центрально-Африканской Республики, Камеруна, Габона, Анголы. Будучи известна с начала XX века, сегодня эта провинция является крупнейшей в мире по добыче алмазов из россыпей (около 74%). Важнейшие россыпные районы, где сосредоточены основные ресурсы и основная добыча алмазов (Касаи-Лунда, Кванго, Кванза, М’Бужи-Майи), связаны с крупными полями верхнемеловых кимберлитов, размещение которых контролируется региональной структурой северо-восточного простирания, проходящей по юго-восточной границе синеклизы Конго и северо-западной — синеклизы Окаванго (рис. 3.33). По западному флангу провинции (р-н Маконгонио-Комоно в Габоне) в качестве источника алмазоносности выступают также древние (более 1400 млн. лет) метасоматизированные слюдистые перидотиты (метакимберлиты).
Генетический ряд алмазоносных россыпей провинции исключительно широк: от россыпей ближнего сноса (остаточных элювиальных (в т.ч. элювиально-карстовых) и ложковых на кимберлитах) до аллювиальных (русловых, долинных и террасовых) россыпей в долинах IV-V порядка.
1. Примером первых являются россыпи группы Бакванга в районе М’Бужи-Майи — элювиальные, элювиально-склоновые, пролювиальные (алмазоносные агломераты) на склонах долин, ложковые россыпи, которые, сливаясь, образуют сплошной алмазоносный горизонт площадью более 2.5 км2 и мощностью от 3-5 м до 5-7 м в днище и на склонах долин и до 30-90 м в карстовых полостях. Это самая крупная по запасам группа россыпей в мире, с содержаниями 10-15 кар/м3 в элювиальных и 4-8 в аллювиальных залежах. Сходное строение имеет система элювиально-склоновых и пролювиально-аллювиальных россыпей, связанных с трубкой Катока в бассейне р. Чикапа в Анголе (рис. 3.34).
2. Аллювиальные и пролювиально-аллювиальные россыпи в долинах 1-х порядков.
3. Россыпи в песчаниках Кванго, содержащие материал, переотложенный из пород серии Калахари.
4. Элювиальные и склоновые россыпи (кайнозой), сформировавшиеся при разрушении песчаников и конгломератов Кванга и более молодых алмазоносных осадков.
5. Аллювиальные россыпи в долинах крупных современных рек (четверичные). Крупнейшие россыпи этого типа располагаются практически в долинах всех рек бассейна р. Касаи, как на территории Конго, так и Анголы.
За пределами Конго-Англезской зоны самый значительный ареал россыпной алмаэоносности провинции располагается на территории ЦАР (р-ны Вост. и Зап. Убари-Шари), алмазоносность которых связана с размывом меловых песчаников свиты Бербарати. При размыве последних происходит переотложение алмазов и их преимущественная концентрация на участках каньонов, в эрозионных котлах и ваннах, вплоть до ураганных значений, что придает россыпям крайне невыдержанный характер. Помимо россыпей современной долинной сети, местами сохранились россыпи древних долин, в которых наряду с алмазами, присутствует золото.
Третьим крупным регионом распространения алмазоносных россыпей является Западно-Африканская провинция, занимающая территорию стран Гвинейского залива (Гвинеи, Съерра-Леоне, Либерии, Кот-д’Ивуар), суммарные ресурсы россыпей которой в настоящее время составляют около 6.3% общего потенциала алмазных россыпей континента. Главный ресурсный потенциал составляют аллювиальные россыпи, источником которых являются как разновозрастные, преимущественно мезозойские кимберлиты, наиболее продуктивные из которых расположены в архейской части Западно-Африканского щита на площади Кенема-Ман, так и древние промежуточные коллекторы — раннепротерозойские (1850 млн. лет) образования формации Бирримин. По этому признаку в пределах провинции принято различать три субпровинции: западную (Гвинея-Либерия), наиболее обширную, где источниками алмазоносности являются мезозойские кимберлиты; центральную (Кот-д’Ивуар), алмазоносность которой связана с древними метакимберлитами и образованиями Бирримин, на которых развиваются элювиальные россыпи; восточную (Кот-д’Ивуар-Гана), только с промежуточными коллекторами.
Доминирующим фактором в формировании алмазоносных россыпей провинции, как и для описанных выше россыпей золота, является тропическое латеритное выветривание, обеспечивающее многократное (в сотни раз) концентрирование алмазов, в том числе камней массой 100-300 кар, в россыпях даже в условиях убогих коренных источников.
Важным компонентом россыпной мегапровинции Африканской платформы являются комплексные редкометалльно-оловоносные и олово-редкометалльные россыпи, связанные с этапом мощной эпикратонной позднепалеозойско-кайнозойской активизации и проявления магматизма повышенной щелочности, продуцированного «горячими точками», или мантийными плюмами, предшествовавшими расколу Гондваны. В морфоструктурном отношении эти районы представляют собой сводововулканические поднятия и выражены в рельефе системой островных гор, часто кольцевой структуры, и плато, возвышающимися до отметок 1500 м и более. Характерными представителями россыпных районов этого типа являются рудно-россыпные районы плато Джое в Нигерии, плато Аир в Нигере и Axaггap в Алжире, располагающиеся в субмеридиональной зоне с дискретным проявлением мощного эпикратонного магматизма, представленного как интрузивными, так и вулканическими образованиями, нижний возрастной рубеж которого варьирует от поздней перми (на севере зоны) до юры (на юге). Одновременно с омоложением возраста магматизма наблюдается изменение состава россыпеобразующего оруденения. Если в позднепалеозойских щелочных биотитовых гранитах Аира преобладают тантал и ниобий при подчиненной роли олова, то в щелочных гранитах юрского комплекса плато Джос в составе комплексной Sn-Nb-Ta минерализации доминирующим компонентом является олово в касситерите. Во всех районах эпикратонный магматизм представлен сериями кольцевых многофазных интрузивных массивов, образованных при последовательном внедрении порфировых, щелочных биотитовых, рибекит-биотитовых и рибекитовых гранитов; число этих массивов на плато Аир достигает 20, а на плато Джое превышает 100. Завершающим этапом магматизма являются кайнозойские базальты, в том числе перекрывающие часть россыпей
Важнейшим среди названных россыпных районов является район плато Джос, который на протяжении многих десятилетий поставлял значительную долю (до 50% в отдельные периоды) всего добываемого в мире колумбита, причем основная добыча его, по данным Р. Маккея и Н. Кана, осуществлялась из россыпей. Значение россыпей сохраняется до настоящего времени.
Главное редкометалльное россыпеобразующее оруденение района связано с щелочными гранитными метасоматитами цикла Шepe в составе юрского комплекса «молодых» интрузий (рис. 3.35), в том числе ниобиевое оруденение с биотит-альбитовыми (колумбит) и рибекитовыми (пирохлор). Кроме того, касситерит и танталит-колумбит поступает в россыпи из пегматитовых жил «древних» метаморфизованных биотитовых гранитов. Помимо перечисленных минералов, в россыпях присутствуют циркон, монацит, ксенотим, торит, ортит.
На водораздельных поверхностях плутона на отметках выше 1500 м (по-видимому, фрагменты поверхности Гондвана) сохранились образования т.н. «флювиовулканической серии» — аллювиально-склоновые глины, пески и галечники, в верхней части переслаивающиеся с пеплами и туфом, развитые как на породах докембрийской рамы, так и на породах «молодой» интрузивной серии. Возраст их условно принимается как кайнозойский, но не исключен и более древний. Кайнозойский магматизм представлен некками, жерловыми фациями и лавовыми потоками «молодых» (неоген-четвертичных) щелочных базальтов, в том числе перекрывающих флювиовулканическую серию и аллювий древних долин.
Формирование оловянно-редкометалльных россыпей протекало в условиях доминирования процессов латеритного выветривания, продолжающегося и в настоящее время, на что указывает присутствие переотложенных латеритов в составе металлоносного аллювия; оно происходило в несколько этапов, охватывающих, по крайней мере, весь кайнозой, о чем свидетельствует перекрытие части россыпей образованиями «флювиовулканической серии», а также покровами базальтов.
Наиболее богатыми россыпями в районе плато Джое, к началу 1970-х годов в значительной мере отработанными, являлись россыпи современной долинной сети, из которых было добыто к этому времени не менее 90% всего касситерита и колумбита. Они имели протяженность не более 2-3 км, ширину 50-200 м и мощность пласта 5-6 м при мощности аллювия 15-27 м.
Отношение колумбита к касситериту в аллювиальных россыпях в среднем составляет 1:20-1:25, при среднем содержании колумбита 650 г/м3 (в россыпях, отработанных в первые два десятилетия после их открытия). Вниз по течению, в целом, это отношение снижается, что связано с меньшей устойчивостью колумбита к истиранию, но на некоторых участках, например, в верховьях р. Форум, заметно увеличивается (до 2:1). Типичная минеральная ассоциация россыпей представлена касситеритом, колумбитом, ильменитом, рутилом, цирконом, монацитом, торитом, иногда вольфрамитом; пирохлор характерен только для участков непосредственного размыва рибекитовых гранитов.
Важнейший элемент россыпного района составляют погребенные «подбазальтовые» аллювиальные колумбит-касситеритовые россыпи, залегающие в верховьях долин на глубине 45-50 м, и россыпи, сохранившиеся в пределах древних выравненных междуречий плато и погребенные под отложениями флювиовулканической серии на глубине 30 м и более, преимущественно касситеритовые. Это позволяет говорить, по крайней мере, о двух генерациях древних россыпей, кайнозойской и, вероятно, позднемезозойской.
Изменчивость состава россыпей определяется отмеченным выше фактом их поступления из разнотипных и разновозрастных коренных источников, а также неравномерным уровнем среза массивов и неодинаковой транспортабельностью касситерита и редкометалльных минералов.
Редкометалльные (танталит-колумбитовые) с касситеритом массива Аир (Тарауджи, Эльмеке и др.), изученные М.А.С. Каджуром, представлены тремя основными типами: дресвяно-щебнистыми элювиальносклоновыми, покрывающими склоны останцового гранитного массива; делювиально-пролювиальными, располагающимися вдоль подножья массива и в зоне окружающего его педимента; и пролювиально-аллювиальными (ложковыми) в долинах временно функционирующих водотоков. Все они характеризуются весьма высокими содержаниями суммы полезных компонентов — 7.8 кг/м3 а склоновых, около 5 кг/м3 в делювиально-пролювиальных шлейфах и около 3 кг/м3 в ложковых россыпях при мощности рудного пласта 0,3-0.4, 2-2.5 и 0.6-1.7 м соответственно. Иногда в верховьях логов встречаются переуглубления (фрагменты более древней ложковой сети), в которых содержание суммы полезных компонентов возрастает до 5-6 кг/м3.
Богатейшая оловянная-редкометалльная (преимущественно касситерит-танталитовая) россыпная минерализация связана также с древними гранитами Центрально-Африканского кратона, примером чего могут служить танталит-касситеритовые россыпи субпровинции Киву-Лугулу на юге Демократической Республики Конго (рис. 3.22), одного из крупнейших районов развития комплексных олово-редкометалльных россыпей в связи архейскими гранитными батолитами, представленными монцонитовыми, двуслюдяными щелочными и с мусковитовыми гранитами (массивы Казес, Лова, Калима и др.). На значительной площади района развиты также кристаллические сланцы, гнейсы и кварциты формаций Урунди, Лукугу и Линди (средний-верхний протерозой), на которых залегают пермские конгломераты, песчаники и кремнистые сланцы формации Карру.
Крупнейшим россыпным районом субпровинции является массив Казес в Северном Лугулу, представляющий в современном рельефе холмистое плато с отметками до 1000-1200 м. Богатейшие россыпи танталита и касситерита расположены в бассейне правых притоков р. Сев, Лугулу и имеют суммарную протяженность более 100 км. Они представлены в основном ложковыми и долинными россыпями, залегающими в основном на коре химического выветривания как самого массива, так и вмещающих пород. Россыпеобразующая минерализация локализована непосредственно в самом массиве и характеризуется отчетливой зональностью в распределении основных россыпеобразующих минералов. В мигматитах центральной зоны массива редкометалльная минерализация доминирует и характеризуется отношением Ta+Nb:Sn = 20, в двуслюдяных гранитах, ближе к контакту массива отношение Ta+Nb:Sn снижается до 7, а в мусковитовых гранитах южного фланга массива до 1, однако наибольшие концентрации касситерита и танталит-колумбита свойственны участкам грейзенизации и особенно пегматитовым жилам и телам, хотя соотношение основных рудных компонентах в пределах последних весьма изменчиво. Все это вызвало весьма значительные вариации содержаний рудных минералов в развитой на породах массива каолиновой коре выветривания, мощность которой достигала 30-40 м, и в самих россыпях, определив отчетливую отраженную минеральную зональность их состава, которая сочетается с миграционной зональностью. В элювиальных, элювиально-склоновых и ложковых россыпях, непосредственно вблизи участка подпитки содержание танталит-колумбита максимальны; в зоне аллювиальных россыпей, располагающихся вдоль контакта массива со сланцами формации Урунди и песчаниками формации Кару, содержания минералов выравниваются, а концентрации их максимальны; далее происходит постепенное разубоживание россыпей, причем крупный колумбит-танталит пегматитов обычно не переносится на расстояние более 100-300 м от коренного источника, что приводит к резкому уменьшению отношения Ta+Nb:Sn в аллювиальных россыпях до 1:19. Россыпи касситерита прослеживаются на расстояние до 7-8 км от контакта батолита с вмещающими породами. Все россыпи имеют близповерхностное залегание, характеризуются мощностью аллювия от 1.5 до 4 м и содержат в качестве сопутствующих минералов альмандин, спессартит, хризоберилл, топаз, корунд, циркон, рутил, шеелит, монацит.
Важной особенностью субпровинции следует также считать тот факт, что она находилась в зоне влияния позднепалеозойского оледенения, сформировавшего конгломераты, песчаники и кремнистые сланцы формации Карру. Этот важнейший эпизод геологической истории Центрально-Африканского и Южно-Африканского кратонов не мог не повлиять на условия вскрытия россыпеобразующего оледенения, в частности, на условия разноса наиболее устойчивых минералов (касситерита), однако какие-либо сведения на этот счет нам не известны.
Практически вся Африка, за исключением крайнего северо-запада, где к древней платформе причленяется Атласская складчатая система, окружена пассивными континентальными окраинами (пассивными шельфами), что определяет стиль россыпной периферической зоны континента, прежде всего широкое распространение по его берегам комплексных россыпей тяжелых минералов, многие из которых относятся к числу богатейших и крупнейших месторождений этого типа в мире. Отсылая читателя к имеющимся сводкам по россыпным месторождениям этого типа, охарактеризуем вкратце главные особенности размещения и строения этого минерального типа россыпей.
Всего на континенте выделяются несколько ареалов развития комплексных прибрежно-морских россыпей тяжелых минералов (см. рис. 3.22). Самый протяженный пояс развития промышленных ПМР простирается по восточному побережью континента (провинции Сомали, Мозамбик, Наталь и др.). Наиболее крупные и богатые месторождения рудных песков сконцентрированы в Южноафриканской провинции на побережье Наталя на участке от зал. Ричардс Бей на юге до Сент-Люсии на севере, а также в провинции Мозамбик (месторождения Корридор Сэндс, Хай-Хай). Первоисточниками минералов титана послужили локализованные во внутриконтинентальной области базитовые породы, имеющие возраст от 2.6 до 1 млрд. лет, а также метаморфиты пояса Намаква-Наталь (возраст 1.2 млрд. лет) в ЮАР, и пояса Мозамбик (1-0.8 млрд. пет) севернее. Следует отметить также важнейшее значение пород гранулитовой формации, которые явились источником рутила и циркона. По данным Г.П.Уайтмора и Г. Маккрея, возраст их коренных источников укладывается, по крайней мере, в 2 возрастных диапазона (1000-1200 Ma и 500-650 Ma), хотя, по-видимому, самыми древними источниками кпастогенного циркона в россыпях провинции послужили архейские породы кратона Каапвааль (плутоны серии Понгола, 3-2.8 млрд. лет).
Древнейшими промежуточными коллекторами для россыпей современного побережья явились ильменит-рутил-циркон-содержащие раннепермские песчаники формации Кару (280-180 Ma), в которых выявлен ряд россыпных месторождений (Делмас, Каролина, Ботавилл). В качестве более молодого промежуточного коллектора вступали также глауконит-содержащие мел-палеоценовые породы группы Зулулэнд с повышенными концентрациями рудных минералов.
Крупнейшие и лучшие по качеству рудных песков россыпные месторождения тяжелых минералов в Восточной Африке, эксплуатируемые на протяжении более 2-х десятилетий, приурочены к одному из высочайших в мире поясу береговых дюн (пояс КваЗулу-Натал), сложенных кварцевыми песками с иллит-каолиновым заполнителем, сформировавшимся за счет выветривания полевого шпата в субаэральный (собственно дюнный) этап развития, который охватывает средний-поздний плейстоцен. Самые крупные параболические дюны имеют возраст от 190 до 130 тыс. лет, а самые молодые — около 20 тыс. лет. Субаэральное выветривание способствовало также тому, что самые древние дюнные россыпи пояса, залегающие в поясе «красных» дюн (месторождения Коридор, Хай-Хай, Мома), так же, как и плиоценовые дюны Квали и Мабруй на кенийском побережье, юго-западнее порта Момбаса, характеризуются наиболее зрелыми минеральными ассоциациями, «очищенными» от неустойчивых минералов, а их ильменитовые концентраты отличаются высоким содержанием TiO2 по сравнению с более молодыми дюнными россыпями и россыпями современного пляжа. По данным, приведенным в работе, имеются и исключения, когда россыпи молодых дюн характеризуются более зрелым минеральным составом рудных песков, за счет «старения» минеральных ассоциаций в прибрежных лагунах и болотах. Во всяком случае установлено, что пребывание ильменита в лагунах с последующим его переотложением в дюнные россыпи (месторождение Мома в Мозамбике) способствует повышению содержания TiO2 в концентратах.
Характерным примером дюнных россыпей пояса КваЗулу-Наталь является месторождение-гигант Ричардс Бэй с запасами рудных песков более 1400 млн.т при среднем содержании суммы рудных минералов 5.7%, в том числе ильменита — 5, рутила — 0.3, циркона — 0.4, монацита — 0.2%. Другие типичные представители комплексных ПМР провинции — открытое в 1997 г. месторождение-гигант Корридор Сэндс в Мозамбике, приуроченное к комплексу древних дюн, которое может стать крупнейшим поставщиком титановых и цирконового концентратов (рис. 3.36), а также месторождение Квали в Кении, которое классифицируется как один из наиболее низкозатратных проектов по разработке титаноносных россыпей в мире.
Комплексные прибрежно-морские россыпи тяжелых минералов (титаноциркониевые) характерны также для Атлантического побережья Западно-Африканской россыпной провинции, где они занимают полосу побережья протяженностью более 1500 км от Сенегала на севере до Сьерра-Леона и Либерии на юге. Впервые россыпные титаново-циркониевые месторождения были выявлены в прибрежных районах Сенегала почти сто лет назад.
Сенегальские россыпные месторождения тяжелых минералов представляют собой пляжные россыпи и россыпи эоловых дюн. Наиболее значительные из них имеют протяженность около 5.5 км, ширину от 15 до 80 м при среднем содержании тяжелых минералов 40-60%. Основную массу последних составляет ильменит (80%), среди прочих полезных минералов доминирует циркон, которому сопутствуют рутил и ставролит. Представление о строении дюнных россыпей дает дюнная залежь месторождения Ниафаранг, которая характеризуется мощностью около 5 м и содержаниями более высокими, чем в пляжевых песках.
На участках выровненных абразионно-аккумулятивных берегов, как, например, в рудном районе Гранд-Кот на севере Сенегала, прибрежноморские дюнные пески приподнятых морских террас четвертичного возраста, обогащенные тяжелыми минералами, образуют почти сплошную полосу протяженностью 50 км и шириной от 2 до 4.5 км. Запасы рутил-лейкоксен-циркон-ильменитовых песков месторождений группы Гранд-Кот, по данным компании DuPont Chemicals, составляют около 19 млн.т ильменита, 1.7 млн.т циркона и 950 тыс.т рутила (в комплексе с лейкоксеном), а прогнозные ресурсы оцениваются в 1.33 млрд.т песков, содержащих в среднем 2% тяжелых минералов при бортовом содержании 1.5%. В песках заключено 26.6 млн.т тяжелых минералов, в т.ч. 17.1 млн.т ильменита, 2.8 млн.т высококачественного циркона, 0.6 млн.т рутила и 3.9 млн.т лейкоксена (данные компании Mineral Deposits Ltd. Senegal Grand Cote Zircon Project).
В пределах Южно-Африканского кратона, в провинции Кейп ЮАР, в пределах плато Большое Кару, известны также ископаемые титаноциркониевые россыпи палеозойского возраста, которые входят в состав платформенного чехла синеклизы Кару, заложение и выполнение которой происходило синхронно с формированием складчатых структур пояса капид на крайнем юге континента. Известны, по крайней мере, два стратиграфических уровня формирования палеозойских ПМР.
Наиболее древними, по-видимому, являются металлоносные песчаники, характеризующиеся повышенными содержаниями циркона и титановых минералов в составе полого наклонных к востоку образований пачки Велтфред — верхней части песчано-глинистой прибрежно-морской формации Уиттерберг средне-верхнедевонского возраста (рис. 3.37). Исследователи, описавшие эти россыпные проявления, относят их к образованиям ископаемых подводных баров приливно-отливного взморья. Литологические особенности пород, для которых характерно чередование слоев горизонтально-, косо- и перекрестно-слоистых мелко-тонкозернистых песков, в том числе с флазерной слоистостью, горизонтально-слоистых глин и тонкозернистых песков, а также присутствие локальных границ несогласия (в виде глинистых «ложных плотиков»), свидетельствуют об их формировании в условиях открытого к югу мелководного внутриконтинентального бассейна (залива), характеризующегося чередованием фаций авандельт, приливно-отливных мелководий и подводных песчаных баров, т.е. в условиях сублиторали. Рудная минерализация, представленная рутилом, цирконом, ильменитом, магнетитом, монацитом, ставролитом и сфеном (перечислены в порядке убывания содержаний), группируется в несколько прослоев, самый верхний из которых (главный) имеет мощность в среднем 2,3 м и прослежен по латерали на расстоянии более 1.1 км, а нижний, мощностью 1.8 м, всего на 300 м. Соотношение трех главных минералов: рутила, циркона и ильменита варьирует от 4:2:1 до 3:1:1. Рудные минералы концентрируются в основном в верхнем интервале каждого слоя, сложенном тонкозернистыми песками мощностью до 20 см. Общая мощность рудоносной пачки составляет около 30 м; ресурсы рудных песков только одного предварительно изученного участка площадью 200х400 м2 были оценены в 53 тыс.т.
Более «молодым» стратиграфическим уровнем ископаемых россыпей являются ильменит-рутил-циркон-содержащие раннепермские песчаники формации Кару (280-180 млн. лет), в которых выявлен ряд россыпных объектов, которые могут рассматриваться как потенциально промышленные месторождения (Делмас, Каролина, Ботавилл). Этот уровень интересен также тем, что его осадки рассматриваются в качестве наиболее древнего промежуточного коллектора современных комплексных россыпей побережья Наталь.
