по "Геологическое строение и поисковые признаки месторождений золота в основных геотектонических обстановках. Атлас. Книга 1", Константинов М.М., Шаров Г.Н., 2002

Месторождение Хоумстейк — одно из крупнейших и старейших золотых месторождений Северной Америки. За 108 лет разработки на нем добыто свыше 128 млн. т руды, содержащей почти 1320 т золота. Оно расположено на севере Черных Холмов (Блэк Жилз) возле города Лид, округ Лоуренс, в западной части Южной Дакоты.

Месторождение Хоумстейк находится на небольшом куполе, в ядре которого обнажаются докембрийские породы. Их позиция определяется приуроченностью к продолжению на юг Зеленокаменного пояса Абитиби.

На месторождении Хоумстейк установлены три докембрийских формации: Пурмеи, Хоумстейк, Эллисон (от древних к более молодым). Подошва формации Пурмен не наблюдалась, из-за перекрывающих северную часть района месторождений палеозойских пород. Выше формации Эллисон описаны несколько более молодых докембрийских формаций, имеющих преимущественно метаосадочную природу, местами с экструзивными или интрузивными составляющими.

Исследование изотопов свинца показало, что образование руд Хоумстейка произошло в два этапа. Более древний указывает, что руды Хоумстейка образовались из исходного материала, имевшего возраст 2,5 млрд. лет. Примерно 1,6 млрд. лет назад все породы, как и первичные руды, подверглись региональному метаморфизму. Возраст формации Эллисон, полученный по циркону, составляет 1,97 млрд. лет. Циркон для датирования был извлечен из туфогенных осадочных пород вблизи контакта формаций Хоумстейк и Эллисон.

Формация Пурмен — обычно серые или серо-коричневые филлиты с четкой, хорошо выраженной слоистостью. Мощность слоев варьирует от 1-3 мм до 2 см. Слоистость вызвана вариациями минерального состава, из которых наиболее заметно изменение содержаний графита. Типичные породы формации Пурмен состоят из кварца, мусковита, биотита, графита, анкерита с примесью сульфидов железа. Количества анкерита и графита сильно варьируют, вплоть до образования локальных зон, в которых какой-то из этих минералов преобладает над другими. Линзы черных графитистых филлитов, содержащие до 30% сингенетичного на вид пирротина, локально развиты в формации Пурмен. Там, где преобладает анкерит, развиты более массивные породы.

Типичные метаосадочные породы формации Пурмен постепенно переходят в амфиболиты.

Золотое оруденение месторождения Хоумстейк ограничено формацией Хоумстейк. Она характеризуется минералами куммингтонитом и сидероплезитом (Fe,Mg,Mn)C0₃, а также зеленоватой окраской, вызванной повсеместно распространенным, хотя и в разных количествах, хлоритом. Микрозондовый анализ куммингтонита показал, что состав материала на месторождении варьирует от 30 до 40 моль.% Fe₇Sig0₂₂(OH)₂. Другие обычные минералы — кварц, биотит, анкерит, гранат и графит. Куммингтонит преобладает на северо-востоке и востоке рудника, а сидероилезит — на западе. Эти минералогические изменения частично объясняются изменением степени метаморфизма с северо-востока на юго-запад. Кремнистые слои широко распространены, но количество их варьирует на месторождении незакономерно.

Промышленная минерализация характерна только для формации Хоумстейк. Для руд типично присутствие арсенопирита, пирротина и рассеянного пирита. Минерализо ванные участки заключают также более высокие содержания хлорита и жильного кварца, чем неминерализованные части формации Хоумстсйк. Хлорит и сульфиды часто образуют узор вокруг кварцевых жил от грубого до хорошо развитого.

Слоистость в неминерализованных частях формации Хоумстейк обычно хорошо проявлена. В области сильного метаморфизма и в минерализованных областях она затушевана деформациями и перекристаллизацией.

Первоначальная мощность формации Хоумстейк менялась, вероятно, от менее 1 до более 100 м. Теперь невозможно сказать, в какой мере наблюдаемые теперь уменьшения и увеличения мощности связаны с первоначальным осадочным процессом и в какой — с последующими деформациями.

Наиболее молодые породы, обнажающиеся на месторождении, составляют формацию Эллисон. Она состоит из серых и серо-коричневых филлитов и сероватых кварцитов. Хотя филлитовая часть толщи сходна по строению с филлитами формации Пурмен, те обычно более тонкослоистые и слоистость в них шире распространена. Отличительная черта формации Эллисон — линзы и слои кварцитов мощностью от нескольких сантиметров до 17 метров. Кварцитовые слои обычно тонкозернистые, но местами хорошо окатанный кварц достигает 2 мм. Иногда встречается градационная слоистость, которая помогает отличить кровлю слоев.

В метаосадочной толще месторождения Хоумстейк обычно содержится от 1 до 2% пирротина. В графитистых филлитах формаций Пурмен и Эллисон, и участках повышенных концентраций графита в формации Хоумстейк, связанных с рудой, количество пирротина увеличивается. Концентрации пирротина в графитистых филлитах достигают 20-30%, причем пирротин имеет отчетливый сингенетичный слоистый характер. Графитистые разновидности встречаются в виде непротяженных линз в многочисленных горизонтах в осадочных породах как над, так и под формацией Хоумстейк. С ними обычно связаны повышенные, относительно фона, содержания полиметаллов, однако, в отличие от скоплений сульфидов в формации Хоумстейк, золото с ними не ассоциирует.

Докембрийская толща подверглась серии сложных деформаций. Структуры варьируют в размерах от мелковолнистой складчатости до изоклинальных складок длиной в несколько километров. В районе месторождения Хоумстейк выявлено до шести стадий складкообразования. Из них лишь два периода деформаций представляются регионально распространенными и отвечающими за формирование наиболее значительных структур района месторождения.

В течение первого из этих двух периодов образовались самые большие антиформные и синформные структуры. Наиболее крупные структуры, образовавшиеся в это время, включают антиклиналь Лид, синклиналь Лид, и антиклиналь Пурмен. Эти складки обычно изоклинальны, их осевая плоскость имеет простирание 25° СЗ, с падением на восток и погружением на юго-восток. Хотя образовывались и складки меньшего масштаба, различить их трудно, поскольку на втором этапе произошло их повторное смятие, а также образовалась повсеместно распространенная сланцеватость.

Второй этап значительного складкообразования последовал за только что описанным. Складки, сформировавшиеся на этом этапе, обычно изоклинальные, с почти параллельными крыльями. Они обычно ориентированы 30° СЗ и падают 75° СВ. Этот этап, хотя и был слабее предыдущего, все же сформировал структуры до сотен метров длиной. Крылья и оси прежде сформированных структур были пересечены несколько более западным направлением этого складкообразования. В результате произошли переориентация и формирование многих складчатых структур, показанных на многих картах и разрезах месторождения. По-видимому, многие складки западного простирания в западной части месторождения связаны с этим периодом деформаций. В результате деформаций формация Хоумстейк была смята в сложный складчатый комплекс.

Величины δ¹⁸О и δ¹³С во вмещающих породах и жилах месторождения Хоумстейк показывают, что содержания изотопов кислорода в докембрийском кварце формации Хоумстейк соответствую региональному тренду содержаний 5180, отвечающему степени метаморфизма и δ¹³С и δ¹⁸О жильного материала определяются литологией вмещающих пород. Из этого следует, что они образовались благодаря местной сегрегации и миграции в зоны растяжения.

Кварцевые жилы образовались при метаморфизме и варьируют от мелких сложно складчатых жил до жил, деформированных всего один раз и совсем неинформированных жил. Крупные жилы, типичные для минерализованой области обычно слабо деформированы. Это означает, что максимальная миграция руды и жильных составляющих происходила после главных периодов складкообразования.

Сингенетичное происхождение золотой минерализации Хоумстейкского месторождения подтверждается в дополнение к изотопным данным, его стратифицированной, а местами и стратиформной природой. Данные по изотопии серы демонстрируют устойчивую корреляцию между литологией вмещающих пород и полученными содержаниями изотопов. Кроме того, различные значения получены при сравнении трех докем-брийских формаций месторождения Хоумстейк. Значения 634S в пирротине и арсено-пирите золотоносной формации Хоумстейк составляют от 5,6 до 9,8%о, в подстилающей формации Пурмен значения 534S в пирротине от 2,7 до 5,1%о, в перекрывающей формации Эллисон — от 4,1 до 29,8%о. Различие изотопного состава серы в этих формациях указывает на то, что сера скорее имеет сингенетичную природу, чем была привнесена насквозь проницающей гидротермальной системой.

Рудные тела в формации Хоумстейк встречаются от кровли до подошвы. Руды составляют всего 5% всей формации Хоумстейк в пределах месторождения. В целом рудные тела концентрируются вдоль девяти удлиненных зон, почти параллельных преобладающему в местах их расположения направлению шарниров складок. Структурная интерпретация, а также характеристики руд и распределение рудных тел указывает, что метаморфическая ремобилизация носила локальный характер. Ремобилизация перемещала жильные составляющие на метры, максимум на десятки метров.

Золото встречается в виде отдельных зерен самородного металла, обычно контактирующих либо с пирротином, либо с арсенопиритом. Зерна золота иногда встречаются вдоль поздних трещин в зернах арсенопирита. В образцах со стратиформной слоистостью минерализации, золото встречается в виде частиц от 5 мм до микроскопических, а в областях более интенсивной рекристаллизации, например по краям кварцевых жил, могут развиваться более крупные зерна.

Микроскопическое изучение показало, что зерна золота развивались позднее других ассоциирующих минералов. Локальная метаморфическая ремобилизация золота привела к образованию наиболее высоких концентраций золота на месторождении, до  80 г/т. Концентрации золота в стратиформной минерализации, не несущей следов ремобилизации, обычно ниже 17 г/т.

Как отдельные рудные тела, так и рудные зоны, в целом лишены какой бы то ни было латеральной или вертикальной зональности, указывающей на гидротермальный канал или каналы. В породах, подстилающих рудные тела, не было выявлено ни пирит-кварцевых, ни других типов изменений.

Еще одна интересная черта, типичная для рудных тел — частичное до полного разрушение первичной литологической слоистости. Это является следствием складчатости, рассланцевания, перекристаллизации и замещения жильным кварцем. Интенсивность метаморфизма по-видимому была определяющей в разрушении слоистости. В целом слоистость лучше сохранилась на западе и юго-западе месторождения, где степень метаморфизма ниже.

В целом, как показали последние исследования, месторождение Хоумстсйк — стратифицированное, а где сохранилось, и стратиформное сингенетичного происхождения. Отложение формации Хоумстейк произошло между 2,5 и 2,0 млрд. лет в неглубокой морской обстановке.

Региональная позиция месторождения Хоумстейк

Схематическая диаграмма, иллюстрирующая стратиграфию области Хоумстейк

Схема геологического строения рудного поля Хоумстейк

Морфология рудных тел месторождения Хоумстейк на планах и разрезах; Строение рудных тел месторождения Хоумстейк

Строение рудного тела в разрезе на горизонте 5300 м

Объемная фигура рудного тела №9

Фрагменты золото-кварцевых руд в зонах смятия

Золотоносная кварц-арсенопиритовая руда