Местное вулканическое золото
Перенос золота в горячих магматических газах с последующей заметной кристаллизацией золота был рекомендован только для Эребуса, Антарктида (фонолит, 1000 ◦C), Колимы, Мексика (андезит, 800 ◦C) и Кудрявого, острова Куриле (андезит, 870 ◦C). Из этих трех вулканов наибольшая концентрация золота 2,4 ppb в конденсатах паров была отмечена в Кудрявом, только третья часть концентрации, зафиксированной в 2013 году в Толбачикском конденсате.
В 1998г. сообщили о наличии нескольких зерен золота микронного размера в гидротермически измененных породах риолитического кратера Ла Фосса (остров Вулкано, Италия).
Некоторые опубликованные анализы с высоким содержанием золота в вулканических парах или аэрозолях могут быть ненадежными, поскольку они не были подтверждены кристаллизацией золота или соответствующим обогащением месторождений вокруг фумарол. Тем не менее, до 100 ppm Au измерялось в фумаролических отложениях вулкана Мерапи без видимых кристаллов золота. Случаи присутствия местного золота в базальтовых лавах крайне редки, например, сообщалось, что для подводной лодки "Kilauea lava" обнаружен только один блеб местного золота размером ∼1 μm.
Толбачик отличается от других вулканов обилием и разнообразием проявлений золотоносности. Практически все фумаролические инкрустации медными минералами обогащены золотом, которое включает уникальный образец конанзы с 2800 ppm Au (2,8 кг/т).
Скория конусов 1975 года содержит кристаллы или брызги природного золота, что свидетельствует об извержении в расплавленном состоянии, и несколько золотых самородков размером ≤1 мм встречаются внутри лавы и лапилли. Концентрации золота в некоторых Толбачикских лавах превышают фоновые уровни в 4 раза.
Эволюция золота в Толбачикских магматах
Все разнообразие вулканических пород Толбачика объясняется системной фракционировкой с периодическим пополнением долгоживущей камеры свежей материнской магмой, фракционной кристаллизацией и периодическим извержением.
Несмотря на этот сложный характер эволюции расплава, все основные и наиболее микроэлементы пород Толбачика характеризуются плавными вариациями.
Обилие золота имеет совершенно иную картину: заметное четырехкратное обогащение до 11,6 ppb (в среднем) в породах с Mg 50-555 и до 5,5-7,1 ppb Au в породах с Mg 45-50.
Другие лавы и тефры Толбачика содержат 1,4-2,9 ppb Au, что близко к среднему содержанию Au в дуговых калькалорийных фельсических породах и в мафиновых породах Курило-Камчатской дуги (1,55 ppb и 2,7 ppb соответственно). Лава с самым высоким содержанием золота (11,6 ppb Au) прорвалась с 18 сентября по 30 ноября 1975 года из Южного Вента и, как полагают, образовалась из мелководного магматического коллектора под Толбачиком.
Поведение золота в породах Толбачика отличается от поведения меди, хотя оба металла обладают сходными геохимическими свойствами в высокотемпературных геохимических процессах. Соотношения Cu/Au ∼104 весьма схожи в самых разных ситуациях по всему миру, включая исходные магмы, сульфидные жидкости, высокотемпературные флюиды, порфировые и высокосульфидные руды и при дифференцировании расплавов.
Ассимилированное золото в расплаве: растворение против выброса
Горячая мафиновая магма может ассимилировать золотые жилы, присутствующие в породах-хозяевах, обеспечивая тем самым золото в силикатный расплав и образующиеся в результате воздействия магмы пары.
Золото может легко растворяться в горячих мафиозных магмах, так как последние сильно недонасыщены по отношению к этому металлу. Содержание золота в большинстве мафиозных магматических пород, включая средние базальты Толбачика, редко превышает 5 ppb.
Бюджет золота на Толбачике и в других магматических системах
Сейсмологические и геодезические наблюдения указывают на существование не менее трех магматических камер, которые способствовали историческим извержениям Толбачика. Высокмагнезитовая базальтовая магма, возникшая в 1941 и 1975 гг., образовалась в камере глубиной 20 км, базальтовая трахьяндеситовая магма, возникшая в 2012-2013 гг. из камеры глубиной ∼5 км.
Мелководная камера с базальтовой трахьяндеситовой магмой располагалась под вулканическим сооружением (вероятно, над уровнем моря) и в 1975-76 гг. через 28-километровую дамбу, по слою нейтральной плавучести опустошалась сбоку.
В результате обрушения крыши камеры на вершине Толбачика образовалась кальдера объемом 0,4 км3. Полученные результаты позволяют предположить, что высокое содержание золота в базальтах лавового месторождения в сентябре-ноябре могло быть результатом длительного взаимодействия пород, содержащих золотоминерализованные жилы, с магмой долгоживущей мелководной магматической камеры.
Мелководные (0-5 км) долгоживущие коллекторы мафиозной магмы редки в дуговых условиях, но их существование под зданием Толбачик подтверждено данными сейсмологии и деформации грунта, а также образованием кальдеры обрушения в 1975 году. Долгосрочное хранение горячей магмы на мелководье, вблизи уровня моря, имеет решающее значение для нашей гипотезы ассимиляции золота, поскольку эпитермические жилы обычно образуются не глубже 1 км от поверхности.
Одно из крупнейших, Кумрочское месторождение золота (запасы Au 170 т, в 60 км к востоку от Толбачика), связано с субвулканическим проникновением диорита плиоценового периода.
Несколько зон аномальной электропроводности, зафиксированных в вулканогенно-осадочных породах миоцена под молодыми лавами Толбачик, могут быть связаны с наличием современных гидротермальных флюидов или вызваны потухшими эпитепловыми системами с проводящим гидротермальным изменением глины.
