Родовище Хоумстейк, Геологічний портал GeoKniga
Родовище Хоумстейк - одне з найбільших та найстаріших золотих родовищ Північної Америки. За 108 років розробки у ньому видобуто понад 128 млн. т руди, що містить майже 1320 т золота. Воно розташоване на півночі Чорних Пагорбів (Блек Жілз) біля міста Лід, округ Лоуренс, у західній частині Південної Дакоти.
Родовище Хоумстейк знаходиться на невеликому куполі, в ядрі якого оголюються докембрійські породи. Їхня позиція визначається приуроченістю до продовження на південь Зеленокам'яного поясу Абітібі.
На родовищі Хоумстейк встановлено три докембрійські формації: Пурмеї, Хоумстейк, Еллісон (від давніх до молодших). Підошва формації Пурмен не спостерігалася, через палеозойські порід, що перекривали північну частину району родовищ. Вище формації Еллісон описані кілька молодших докембрійських формацій, що мають переважно метаосадову природу, місцями з екструзивними або інтрузивними складовими.
Дослідження ізотопів свинцю показало, що утворення руд Хоумстейка відбулося у два етапи. Стародавніший показує, що руди Хоумстейка утворилися з вихідного матеріалу, що мав вік 2,5 млрд. років. Приблизно 1,6 млрд. років тому всі породи, як і первинні руди, зазнали регіонального метаморфізму. Вік формації Еллісон, отриманий за цирконом, становить 1,97 млрд. років. Циркон для датування був вилучений із туфогенних осадових порід поблизу контакту формацій Хоумстейк та Еллісон.
Формація Пурмен - зазвичай сірі або сіро-коричневі філіти з чіткою, добре вираженою шаруватістю. Потужність шарів варіює від 1-3 мм до 2 см. Шаруватість викликана варіаціями мінерального складу, з яких найбільш помітна зміна вмісту графіту. Типові породи формації Пурмен складаються з кварцу, мусковіту, біотиту, графіту, анкериту здомішкою сульфідів заліза. Кількості анкериту та графіту сильно варіюють, аж до утворення локальних зон, у яких якийсь із цих мінералів переважає над іншими. Лінзи чорних графітистих філітів, що містять до 30% сингенетичного на вигляд пірротину, локально розвинені у формації Пурмен. Там, де переважає анкерит, розвинені найпотужніші породи.
Типові метаосадові породи формації Пурмен поступово переходять у амфіболіти.
Золоте оруднення родовища Хоумстейк обмежено формацією Хоумстейк. Вона характеризується мінералами куммінгтонітом і сидероплезитом (Fe, Mg, Mn) C03, а також зеленим забарвленням, викликаним повсюдно поширеним, хоча і в різних кількостях, хлоритом. Мікрозондовий аналіз куммінгтоніту показав, що склад матеріалу на родовищі варіює від 30 до 40 моль.% Fe7Sig022(OH)2. Інші звичайні мінерали – кварц, біотит, анкерит, гранат та графіт. Куммінгтоніт переважає на північному сході і сході копальні, а сидероілезіт - на заході. Ці мінералогічні зміни частково пояснюються зміною ступеня метаморфізму з північного сходу на південний захід. Кремнисті шари широко поширені, але їх кількість варіює на родовищі незакономерно.
Промислова мінералізація характерна лише формації Хоумстейк. Для руд характерна наявність арсенопіриту, пірротину і розсіяного піриту. Мінералізовані ділянки містять також більш високі вмісти хлориту та жильного кварцу, ніж немінералізовані частини формації Хоумстсйк. Хлорит та сульфіди часто утворюють візерунок навколо кварцових жил від грубого до добре розвиненого.
Шаруватість у немінералізованих частинах формації Хоумстейк зазвичай добре виявлена. В області сильного метаморфізму та в мінералізованих областях вона затушкована деформаціями таперекристалізацією.
Початкова потужність формації Хоумстейк змінювалася, ймовірно, від менше 1 до більше 100 м. Тепер неможливо сказати, якою мірою спостережувані тепер зменшення та збільшення потужності пов'язані з початковим осадовим процесом і в якій - з наступними деформаціями.
Найбільш молоді породи, що оголюються на родовищі, складають формацію Еллісон. Вона складається з сірих і сіро-коричневих філітів та сірих кварцитів. Хоча філітова частина товщі подібна до будови з філітами формації Пурмен, ті зазвичай більш тонкошаркові і шаруватість у них ширше поширена. Відмінна риса формації Еллісон - лінзи та шари кварцитів потужністю від кількох сантиметрів до 17 метрів. Кварцитові шари зазвичай тонкозернисті, але місцями добре окатаний кварц досягає 2 мм. Іноді трапляється градаційна шаруватість, яка допомагає відрізнити покрівлю шарів.
У метаосадовій товщі родовища Хоумстейк зазвичай міститься від 1 до 2% пірротину. У графітистих філітах формацій Пурмен та Еллісон, і ділянках підвищених концентрацій графіту у формації Хоумстейк, пов'язаних з рудою, кількість пірротину збільшується. Концентрації пірротину в графітистих філітах досягають 20-30%, причому пірротин має виразний сингенетичний шаруватий характер. Графітисті різновиди зустрічаються як непротяжних лінз у численних горизонтах в осадових породах як над, і під формацією Хоумстейк. З ними зазвичай пов'язані підвищені, щодо фону, вміст поліметалів, проте, на відміну від скупчень сульфідів у формації Хоумстейк, золото з ними не асоціює.
Докембрійська товща зазнала серії складних деформацій. Структури варіюють у розмірах від дрібнохвилистої складчастості до ізоклінальних складок завдовжки кілька кілометрів. УУ районі родовища Хоумстейк виявлено до шести стадій складкоутворення. З них лише два періоди деформацій видаються регіонально поширеними та відповідальними за формування найбільш значних структур району родовища.
Протягом першого з цих двох періодів утворилися найбільші антиформні та інформаційні структури. Найбільші структури, що утворилися в цей час, включають антикліналь Лід, синкліналь Лід і антикліналь Пурмен. Ці складки зазвичай ізоклінальні, їх осьова площина має простягання 25 ° С, з падінням на схід і зануренням на південний схід. Хоча утворювалися і складки меншого масштабу, розрізнити їх важко, оскільки на другому етапі відбулося їхнє повторне зминання, а також утворилася повсюдно поширена сланцюватість.
Другий етап значного складкоутворення пішов за щойно описаним. Складки, що сформувалися на цьому етапі, зазвичай ізоклінальні, з майже паралельними крилами. Вони зазвичай орієнтовані 30 ° СЗ і падають 75 ° СВ. Цей етап, хоч і був слабшим за попередній, все ж таки сформував структури до сотень метрів завдовжки. Крила та осі раніше сформованих структур були пересічені дещо більш західним напрямом цього складкоутворення. В результаті відбулися переорієнтація та формування багатьох складчастих структур, показаних на багатьох картах та розрізах родовища. Очевидно, багато складки західного простягання західної частини родовища пов'язані з цим періодом деформацій. Внаслідок деформацій формація Хоумстейк була зім'ята у складний складчастий комплекс.
Величини δ 18 Про і δ 13 С у вміщуючих породах і жилах родовища Хоумстейк показують, що вміст ізотопів кисню в докембрійському кварці формації Хоумстейк відповідаю регіональному тренду вмісту5180, що відповідає ступеню метаморфізму і 13 З і 18 Про жильного матеріалу визначаються літологією вміщають порід. З цього випливає, що вони утворилися завдяки місцевій сегрегації та міграції до зони розтягування.
Кварцові жили утворилися при метаморфізмі і варіюють від дрібних складчастих жил до жил, деформованих всього один раз і зовсім неінформованих жил. Великі жили, типові для мінералізованої області, зазвичай слабо деформовані. Це означає, що максимальна міграція руди та жильних складових відбувалася після головних періодів складкоутворення.
Сингенетичне походження золотої мінералізації Хоумстейкського родовища підтверджується на додаток до ізотопних даних, його стратифікованої, а подекуди і стратиформної природи. Дані щодо ізотопії сірки демонструють стійку кореляцію між літологією порід, що вміщають, і отриманими вмістами ізотопів. Крім того, різні значення отримані при порівнянні трьох докембрійських формацій родовища Хоумстейк. Значення 634S у пірротині та арсено-піриті золотоносної формації Хоумстейк складають від 5,6 до 9,8%о, у підстилаючій формації Пурмен значення 534S у пірротині від 2,7 до 5,1%о, у перекривній формації Еллісон - від 4, 1 до 29,8%. Відмінність ізотопного складу сірки у цих формаціях свідчить про те, що сірка скоріш має сингенетичну природу, ніж була привнесена наскрізь проникною гидротермальной системою.
Рудні тіла у формації Хоумстейк зустрічаються від покрівлі до підошви. Руди становлять лише 5% всієї формації Хоумстейк у межах родовища. Загалом рудні тіла концентруються вздовж дев'яти подовжених зон, майже паралельних переважному в місцях їх розташування напряму шарнірів складок. Структурна інтерпретація, а також характеристики руд та розподілрудних тіл показує, що метаморфічна ремобілізація мала локальний характер. Ремобілізація переміщала житлові складові на метри максимум на десятки метрів.
Золото зустрічається у вигляді окремих зерен самородного металу, які зазвичай контактують або з пірротином, або з арсенопіритом. Зерна золота іноді зустрічаються вздовж пізніх тріщин у зернах арсенопіриту. У зразках зі стратиформною шаруватістю мінералізації золото зустрічається у вигляді частинок від 5 мм до мікроскопічних, а в областях більш інтенсивної рекристалізації, наприклад по краях кварцових жил, можуть розвиватися більші зерна.
Мікроскопічне вивчення показало, що зерна золота розвивалися пізніше за інші асоціюючі мінерали. Локальна метаморфічна ремобілізація золота призвела до утворення найвищих концентрацій золота на родовищі до 80 г/т. Концентрації золота в стратиформної мінералізації, що не несе слідів ремобілізації, зазвичай нижче 17 г/т.
Як окремі рудні тіла, так і рудні зони, в цілому позбавлені будь-якої латеральної або вертикальної зональності, що вказує на гідротермальний канал або канали. У породах, що підстилають рудні тіла, не було виявлено ні пірит-кварцових, ні інших типів змін.
Ще одна цікава риса, типова для рудних тіл - часткове до повного руйнування первинної літологічної шаруватості. Це є наслідком складчастості, розланцювання, перекристалізації та заміщення жильним кварцем. Інтенсивність метаморфізму очевидно була визначальною у руйнуванні шаруватості. В цілому шаруватість краще збереглася на заході та південному заході родовища, де ступінь метаморфізму нижчий.
Загалом, як показали останні дослідження, родовище Хоумстсйк — стратифіковане, а де збереглося, тастратиформне сингенетичне походження. Відкладення формації Хоумстейк відбулося між 2,5 і 2,0 млрд. років у неглибокій морській обстановці.
Регіональна позиція родовища Хоумстейк
Схематична діаграма, що ілюструє стратиграфію області Хоумстейк
Схема геологічної будови рудного поля Хоумстейк
Морфологія рудних тіл родовища Хоумстейк на планах та розрізах; Будова рудних тіл родовища Хоумстейк
Будова рудного тіла у розрізі на горизонті 5300 м
Об'ємна фігура рудного тіла №9
Фрагменти золото-кварцових руд у зонах зминання
Золотоносна кварц-арсенопіритова руда