Флюидный режим формирования Тамуньерского золотосульфидного месторождения (Северный Урал)
Автор: Замятина Д.А., Мурзин В.В., Гараева А.А.
Журнал: Вестник геонаук @vestnik-geo
Рубрика: Научные статьи
Статья в выпуске: 6 (246), 2015 года.
Бесплатный доступ
Тамуньерское месторождение является типовым и наиболее крупным объектом золотосульфидного оруденения нижнего литолого-стратиграфического уровня (S2-D1) в островодужном Ауэрбаховском вулкано-плутоническом поясе. Несмотря на то, что месторождение находится на разведочной стадии, многие вопросы, связанные с происхождением золотосульфидного оруденения, остаются проблемными. Это касается источников вещества и флюидов, флюидного режима формирования, уровня его становления. В работе проведено термокриометрическое исследование минералообразующей среды, заключенной в индивидуальных газово-жидких включениях, а также ее химического состава в водных вытяжках. В результате исследования выявлено, что месторождение сформировалось при 100-370 °С. Состав флюида описывается солевой системой NaCl±(CaCl, MgCl). Газовая компонента флюида представлена СО2 и небольшим количеством СН4. В процессе эволюции флюида соленость понижалась от умеренно соленой к низкосоленой (от 8.7 до 3.6 мас. % экв. NaCl). Изначально хлоридно-натриевый флюид при остывании становился гидрокарбонатным. Предполагается, что месторождение относится к переходному от мезотермального к эпитермальному уровню становления.
Газово-жидкие включения, рудообразование, золотосульфидные месторождения, состав минералообразующей среды
Короткий адрес: https://sciup.org/149129169
IDR: 149129169
Текст научной статьи Флюидный режим формирования Тамуньерского золотосульфидного месторождения (Северный Урал)
В схеме металлогенического районирования Ауэрбаховский вулканоплутонический пояс протягивается на 2000 км от Среднего до Полярного Урала [5]. Он локализован в восточном борту Тагильской мегазоны и сложен островодужными позднесилурийско-девонски-ми андезитоидными вулканогенно-осадочными, вулканогенными и комагматичными им интрузивными формациями, образующими единый рудно-формационный ряд. В Ауэрбаховском поясе выделяют ся два литолого-стратиграфических уровня — верхний, воронцовский (D1), и расположенный ниже по разрезу тамуньерский (S2-D1) [5]. На Северном Урале к этим горизонтам приурочены типовые месторождения — соответственно Воронцовское и изученное нами Тамуньерское.
Золотопродуктивные вулканогенно-осадочные породы на Тамуньерском месторождении представлены горизонтами брекчий и ту-фобрекчий с преимущественно осадочной послойной вкрапленностью пирита и наложенной гидротермаль ной прожилково-вкрапленной поли-сульфидной минерализацией, сопряженной с процессом березитизации-лиственитизации. Из магматических пород на месторождении известны небольшие субвулканические тела дацитовых порфиритов и риолитов, ассоциирующих с брекчирован-ными породами. На месторождении выделены три стадии рудообразова-ния. Температурные границы формирования руд, определенные с помощью минералов-геотермометров 370—100 °С (ранняя рудная — 210— 370 °С, основная рудная — 220— 3
260 °C и поздняя рудная 120—180 °C). Завершают рудный процесс кварц-карбонатные прожилки с сульфидами и без сульфидов [3].
Несмотря на то, что месторождение находится на разведочной стадии, многие вопросы, связанные с происхождением золото-сульфидного оруденения, остаются проблемными. Это относится к источникам вещества и флюидов, флюидного режима формирования, уровня его становления. В настоящем исследовании получены данные по солевому и микрокомпонентному составу рудоносного флюида на базе изучения газово-жидких включений в минералах кварцевых, кварц-карбонатных и кварц-карбонат-сульфатных прожилков.
Методы исследования
Термокриометрические исследования флюидных включений проводились в ИГГ УрО РАН на термокриостолике THMSC-600 (Linkam, Англия). Солевой состав раствора определялся по температуре плавления эвтектики. Соленость (концентрация солей) во включениях оценивалась по температуре плавления льда для солевой системы NaCl — H2O [10], а плотность раствора — по опубликованным данным [9]. Изучение валового состава водных вытяжек из включений проведено в ЦНИГРИ по методике С. Г. Кряжева [4]. Методика включает тщательную очистку пробы, вскрытие включений в кварцевом реакторе путем дробления или нагревания, газово-хромато- графический анализ H2O, CO2, CH4, приготовление вытяжки (0.5 г пробы + 7 мл очищенной воды), ионнохроматографическое определение Cl-, SO4-, F- и определение остальных элементов методом ICP MS. Промытую после «рабочей» вытяжки пробу используют для приготовления «холостой» вытяжки.
Результаты и обсуждение
Исследование состава минералообразующей среды в индивидуальных газово-жидких включениях в прожил-ковом кварце и кальците. Обнаружены первичные и вторичные флюидные включения. Первичные газово-жидкие включения имеют различные формы (неправильные, овальные, отрицательные кристаллы) и размеры от 4 до 17 мкм. Содержимое вакуолей указывает на принадлежность их к включениям гомогенного захвата, содержащих при комнатной температуре жидкость (водно-солевой раствор) и газовый пузырек объемом 10—40 %. Гомогенизация включений происходит в жидкую фазу в диапазоне температур 102—363 °C (табл. 1). Полученные значения температуры эвтектики, варьирующие в пределах от -21.5 до -29.8 °C, свидетельствуют о том, что растворы включений относятся к хлоридно-натриевому типу солевых систем — H2O-NaCl (Тэвв= -21.2 °C), H2O-NaCl-NaHCO3 (-21.8 °C), возможно H2O-NaCl-KCl (Тэвв = -23.5 °C). Более низкие значения температуры эвтектики указывают на присутствие и других примесей, предположитель но CaCl2 и MgCl2, установленных по данным анализа водных вытяжек. Cоленость растворов низкая и умеренная, варьирующая от 4 до 8 % экв. NaCl. При этом фиксируется эволюция растворов от умеренносоленых (6.6—8.7 мас. % экв. NaCl), характерных для сульфидных прожилков, к низкосоленым (3.6—5.7 мас. % экв. NaCl) растворам безсульфидных прожилков (табл. 1). Указанный выше широкий диапазон значений температур гомогенизации фиксируется для обеих групп прожилков.
Исследование валового состава минералообразующей среды. Анализ валового состава водной вытяжки газово-жидких включений показывает, что ее состав в кварце принадлежит системе H2O-NaCl-NaHCO3, что согласуется с данными по изучению индивидуальных включений. Флюидные включения в кальците карбонатных и кварц-карбонатных прожилков — гидрокарбонатные, с преобладанием среди катионов Ca2+ и Mg2+ (табл. 2). Наконец, состав флюида во включениях из кальцита кальцит-целестинового прожилка — гидрокарбонатно-суль-фатный-натриево-кальциевый. Мы полагаем, что изначально хлорид-но-натриевый флюид при остывании становился гидрокарбонатным. Возможно, что большая часть HCO3 привнесена в вытяжку преимущественно из вторичных включений. Газовая компонента флюида представлена CO2 и небольшим количеством CH4. Микроэлементный состав флюида характеризуется следующими примесями (мг/кг Н2О):
Т а б л и ц а 1
Термокриометрические характеристики включений минералообразующей среды в кварце и кальците прожилков различного состава
Прожилоê (минерал) |
n |
Т ãом. , °С |
Т эвт. , °С |
Т пл. , °С |
С, масс.%* |
d р-ра , ã/см3 |
прожилêи с сóльфидами |
||||||
а (êварц) |
7 |
102—179 |
–(29.8—23.6) |
–(5.4—4.1) |
6.6—8.4 |
0.95—0.99 |
а (êальцит) |
14 |
124—272 |
–(26.6—25.3) |
–(5.6—5.2) |
8.14—8.68 |
0.82—0.97 |
б (êварц) |
5 |
232—339 |
–25.2 |
—4.3 |
6.9 |
0.72—0.89 |
в (êальцит) |
3 |
352—354 |
–(25.2—23.6) |
–(4.9—4.3) |
6.9—7.7 |
0.71 |
прожилêи без сóльфидов |
||||||
а (êальцит) |
13 |
128—279 |
–(25.8—22.6) |
–(2.8—2.1) |
3.6—4.5 |
0.81—0.98 |
а (êварц) |
17 |
115—313 |
–(27.6—20.5) |
–(3.6—2.5) |
4.1—5.9 |
0.79—0.98 |
а (êварц) |
18 |
122—363 |
–(25.4—21.5) |
–(3.5—2.8) |
4.5—5.6 |
0.68—0.98 |
б (êварц) |
10 |
114—358 |
–(26.6—22.2) |
–(2.8—2.4) |
4.0—4.5 |
0.66—0.99 |
в (êальцит) |
6 |
224—259 |
–(25.7—22.3) |
–(2.9—2.1) |
3.6—4.8 |
0.88 |
Примечание. n — количество измерений. Тгом — температура гомогенизации, Тэвт — температура эвтектики, Тпл — температура плавления льда, C — концентрация солей, * — экв. NaCl, d р-ра — плотность раствора, a — кварц-карбонатный, б — кварцевый, в — кварц-кальцит-сульфатный.
Note. n — number of measurements. Тгом — temperature of homogenization, Тэвт — eutectic temperature, Тпл. — ice melting temperature, C — concentration of salts, * — equiv. NaCl, d р-ра — density of solution, a — quartz-carbonate, б — quartz, в — quartz-calcite-sulfate.
T а б л и ц a 2
Валовый солевой и газовый состав газово-жидких включений в кварце и кальците
№№ обр. |
835-185.3 |
827-129.7 |
831-189.5 |
849-301.3 |
850-220.4 |
минерал |
êальцит |
êальцит |
êварц |
êварц |
êальцит |
H2O, рpm |
777 |
479 |
2035 |
2569 |
890 |
Ãлавные êомпоненты, ã/êã Н2О |
|||||
CO 2 |
5.02 |
10.95 |
103.63 |
47.74 |
12.12 |
CH 4 |
0.033 |
0.225 |
0.228 |
0.887 |
0.051 |
Cl- |
<0.5 |
1.18 |
13.15 |
15.46 |
0.70 |
SO4 2- |
<1 |
73.8 |
<0.5 |
<0.5 |
<1 |
НСО 3 - |
161.19 |
36.05 |
55.83 |
55.45 |
125.63 |
Na+ |
3.63 |
5.72 |
29.73 |
30.75 |
5.36 |
K + |
1.21 |
1.38 |
0.43 |
0.24 |
0.27 |
Ca2+ |
32.5 |
34.3 |
0.0 |
0.0 |
29.3 |
Mg 2+ |
10.5 |
2.0 |
0.0 |
0.2 |
4.8 |
Σ солей, ã/êã Н2О |
|||||
Σ солей |
211 |
154 |
100 |
103 |
168 |
Мольные доли |
|||||
Na+ |
0.11 |
0.20 |
0.99 |
0.99 |
0.20 |
K+ |
0.02 |
0.03 |
0.01 |
0.00 |
0.01 |
Ca 2+ |
0.56 |
0.70 |
0.00 |
0.00 |
0.62 |
Mg2+ |
0.30 |
0.07 |
0.00 |
0.01 |
0.17 |
Cl- |
0.01 |
0.02 |
0.29 |
0.33 |
0.01 |
SO 4 2- |
0.005 |
0.552 |
0.005 |
0.004 |
0.007 |
НСО 3 - |
0.99 |
0.42 |
0.71 |
0.67 |
0.98 |
B (34-113), Li (2-18), Sr (14534377), Ba (8-842), Sb (1-9), As (6156) и Ni (1-3). Примеси Zn (1019), Pb (2-5), W (2-29) наблюдаются только в вытяжке из образцов, не содержащих сульфидов. Fe (120557) и Mn (429-488) обнаружены в водной вытяжке из карбоната.
Отсутствие явлений гетероге-низации раствора даже при формировании завершающих рудный процесс прожилков свидетельствует в пользу мезотермального уровня формирования руд Тамуньерского месторождения. Данные по температурам гомогенизации и концентрации солей в газово-жидких включениях были соотнесены с этими же показателями для месторождений различного уровня формирования: мезотермальных, эпитермальных и уральских колчеданных месторож дений (см. рисунок). Температура гомогенизации флюидных включений минералов Тамуньерского месторождения охватывает весь диапазон представленных месторождений, тогда как соленость раствора наиболее близка к таковой во включениях эпитермальных и медно-колчеданных месторождений. В то же время для эпитермальных вулканогенных месторождений характерен значительно более широкий набор летучих компонентов (As, Hg, Tl и др.), нежели в Тамуньерском месторождении.
Выводы
Тамуньерское месторождение сформировалось при 100-370 °C. Состав флюида описывается солевой системой NaCl±(CaCl, MgCl). Газовая компонента флюида представлена СО2 и небольшим количеством СН4. В процессе эволюции флюида соленость понижалась от умеренно соленой к низкосоленой (от 8.7 до 3.6 мас. % экв. NaCl). Изначально хлоридно-натриевый флюид при остывании становился гидрокарбонатным. В целом данные по флюидному режиму формирования Тамуньерского месторождения свидетельствует о том, что оно, по-видимому, относится к переходному от мезотермального к эпитермально-

Диаграмма температуры гомогенизации (Тгом) - соленость (С) газово-жидких включений в минералах уральских медно-колчеданных [2], а также золоторудных мезормальных (Кочкарское [7], Березовское [1]) и эпитермальных (Балейское [8], Березняковское [6], [11]) месторождений
Diagram homogenization temperature (Тгом) - salinity (C) of gas-fluid inclusions in minerals of Ural copper-sulfur [2], and also gold ore mesormal (Kochkarskoe [7], Berezovskoe [1] and epithermal (Baleyskoe [8], Bereznyakovskoe [6]. [11]) deposits
му уровням становления.
Список литературы Флюидный режим формирования Тамуньерского золотосульфидного месторождения (Северный Урал)
- Бакшеев И. А., Прокофьев В. Ю., Устинов В. И. Условия формирования жильного кварца Березовского золоторудного поля, Средний Урал, по данным изучения флюидных включений и изотопным данным // Уральская летняя минералогическая школа - 98. Екатеринбург: УГГГА,1998. С.41-49.
- Викентьев И. В. Условия формирования и метаморфизм колчеданных руд. М: Научный мир, 2004. 338 c.
- Замятина Д. А., Мурзин В. В., Молошаг В. П. и др. Минералогия, геохимия и физико-химические условия формирования Тамуньерского золоторудного месторождения, Северный Урал // Литосфера. 2014. № 6. 102-117.
- Кряжев С. Г., Прокофьев В. Ю., Васюта Ю. В. Геохимические особенности включений в кварце золоторудных месторождений по данным анализа водных вытяжек методом ICP MS // Материалы XIII Международной конференции по термобарогеохимии и IV Симпозиума APIFIS. М.: ИГЕМ, 2008. Том 1. С. 30-33.
- Ожерельева А. В., Арифулов Ч. Х., Арсентьева И. В. Золотоносность Ауэрбаховского вулканоплутонического пояса (Северный, Приполярный, Полярный Урал ) // Отечественная геология. 2014. № 2. 4-19.