Гидротермальные изменения и типы минерализации орогенных месторождений золота демонстрируют множество вариаций в зависимости от глубины пласта, типа вмещающих пород, состава рудных флюидов, пространственного положения, соотношения флюид/порода и повторяющихся модификаций во время множественных инфильтраций флюидов в сложных процессах взаимодействия флюид-порода. Поэтому необходимо установить наиболее полные эталонные закономерности гидротермальных изменений с сопутствующей минерализацией для орогенной золотоносной системы. На основе изучений типичных орогенных месторождений золота и термодинамического моделирования реакции флюид-порода к общим особенностям предлагаемых закономерностей относятся:
- Орогенные рудные флюиды способны переносить достаточное количество золота с глубоких (5 кбар и 600 ◦C) на неглубокие (1 кбар и 200 ◦C) уровни коры, в результате чего изменения и минерализация происходят на самых разных глубинах. Если учитывать только эффекты реакции флюид-порода и сульфидизацию, образование пирротина и пирита при относительно высоких и низких PT-условиях, соответственно является наиболее важным механизмом, вызывающим осаждение золота. Кроме того, изменения fO2 и pH жидкости также могут спровоцировать снижение растворимости золота в жидкостях.
- Множественные волны флюидной инфильтрации способны растворять ранние сульфиды и золото и переосаждать их в дистальных зонах изменений, что может объяснить неравномерность распределения концентраций золота в широких зонах изменений. Флюиды в условиях более высоких P-T (5 кбар и 600 ◦C и 3 кбар и 400 ◦C) более способны растворять ранее образовавшиеся сульфиды и золото. Кроме того, более поздние инфильтрированные флюиды могут превращать ранее образовавшийся пирротин в пирит.
- Модель взаимодействия рудных флюидов с алюмосиликатными породами при различных РТ-условиях показывает, что в гипозональных месторождениях (>12 км) минерализованные ассоциации включают в основном биотитовые, амфиболовые, анортитовые, калишпатовые, кварцевые и пирротиновые ассоциации; что для мезозональных отложений (от 6 до 12 км) характерны хлорит, кальцит, кварц, мусковит, пирит или пирротин. В эпизональных отложениях (<6 км) обычно встречаются более обильные Fe-Mg-содержащие карбонаты (например, доломит, анкерит и сидерит), кварц, мусковит и пирит. Вариации состава рудных флюидов и вмещающих пород играют важную роль в развитии оксидов железа и углеродистого материала.
- Ореол изменений относительно ограничен в условиях от гипозонии до нижней мезозоны. Однако широкая карбонатизация развивается в верхних мезозональных и эпизональных условиях, при этом Fe-Mg-содержащие карбонаты и кальцит распределяются в проксимальных и дистальных зонах, соответственно.
Модель показывает, что наиболее распространенным минералом, осаждающимся при уменьшении флюидных PT-условий, является кварц, что объясняет явление, заключающееся в том, что жилы в орогенных месторождениях золота в основном состоят из кварца (Гольдфарб и др., 2005). В естественной системе быстрое падение давления, сопровождающееся образованием кварцево-золотых жил, может снизить растворимость кремнезема и привести к массивному осаждению кварца (Weatherley and Henley, 2013; Peterson and Mavrogenes, 2014). Предполагается, что массивный графит будет выпадать в осадок из жидкостей, содержащих как CO2 , так и CH4. Однако в орогенных золотоносных системах углеродистый материал обычно развивается в вмещающих породах, а не в жилах (Henne, Craw, 2012; Wu et al., 2020).
Результаты взаимодействия флюид-порода при различных P-T могут предоставить информацию об изменениях минеральных комплексов в орогенных месторождениях золота, сформировавшихся на разных уровнях коры. В модели взаимодействия буферного флюида 1 с алюмосиликатной породой рассчитанные минеральные ассоциации в гипозональных орогенных месторождениях золота, сформировавшихся на расстоянии >12 км, практически согласуются с таковыми, наблюдаемыми на золоторудном месторождении Данба с биотитом, амфиболом, К- изменения полевого шпата и пирротина (рис. 10а; Zhao et al., 2019; Wang et al., 2020b). Одно несоответствие заключается в том, что, хотя в моделировании прогнозируется, что альбит будет одним из доминирующих минералов-изменений, на Данбе он практически не развивается.
Прогнозируемые минеральные ассоциации в мезозональных отложениях, сформировавшихся на глубине 6–12 км, включают кварц, мусковит, альбит, хлорит, кальцит, анкерит, сидерит, магнезит, графит, пирротин и пирит. Прогнозируется, что кальцит будет стабилен в ограниченных PT-условиях. Однако естественные наблюдения показывают, что изменение кальцита может развиваться и в более широких PT-условиях. Он встречается как доминирующий карбонатный минерал в месторождениях Данба (500–650 ◦C), Макрес (~350 ◦C) и Дапинг (320◦ –380 ◦C).
По прогнозам, анкерит будет стабилен при давлениях ниже 3,02 кбар и 402 ◦C. Он встречается в проксимальной зональности изменений в некоторых мезозональных месторождениях, расположенных в осадках, таких как месторождение Магдала (Elmer et al., 2008). Но карбонатные изменения относительно слабы в гранитоидных породах, таких как месторождение Цзяоцзя. По прогнозам, хлорит стабилен между 3,06 кбар, 406 ◦C и 2 кбар, 300 ◦C, и он наблюдается в проксимальной зоне изменений месторождений Глоб-Прогресс, Макрэс, Цзяоцзя и Дапин.
Прогнозируется, что для эпизональных месторождений, образовавшихся на расстоянии менее 6 км, Mg-Fe-содержащие карбонатные минералы (доломит, анкерит, магнезит и сидерит) заменят хлорит, который является характерным признаком изменений для эпизональных орогенных месторождений золота, таких как Буллендейл, Глоуб-Прогресс и месторождения Чжэньюань (Craw et al., 2009; Allibone et al., 2018; Li et al., 2019a и b). Прогнозируется, что большее количество кварца и мусковита будет стабильным при более низких значениях P-T, что также согласуется с полевыми наблюдениями.