Флюидный режим образования кварцевых жил Яроташорской золотороссыпной площади (Приполярный Урал)
Автор: Сокерина Н.В., Майорова Т.П., Шанина С.Н., Исаенко С.И.
Журнал: Вестник геонаук @vestnik-geo
Рубрика: Научные статьи
Статья в выпуске: 8 (284), 2018 года.
Бесплатный доступ
Методами гомогенизации, криометрии, газовой хроматографии, рамановской спектроскопии проведено изучение флюидных включений в кварце согласных и секущих жил Яроташорской золотороссыпной площади, сложенной докембрийскими глубокометаморфизованными породами. На основании полученных данных выделено два этапа, включающих три стадии кварцеобразования. С первым этапом связано образование мелкозернистого кварца согласных жил, которое происходило при температурах 255-380 °С. В составе минералообразующих растворов присутствуют хлориды натрия и магния, соленость растворов - до 14 мас. % NaCl экв. В газовой фазе доминирующую роль в одних случаях играет азот, в других - углекислый газ. Второй этап подразделяется на две стадии, первая из которых приурочена к началу образования крупнозернистого кварца секущих жил. Кристаллизация кварца происходила при температурах 310-385 °С. В составе минералообразующих растворов присутствуют хлориды натрия и магния с примесями других солей, соленость растворов - до 12.5 мас. % NaCl экв. Среди газов преобладают углекислый газ и азот. Вторая стадия связана с завершением формирования крупнозернистого кварца секущих жил, которое происходило при более низких температурах (200-225 °С). Минералообразующие растворы были обогащены углекислым газом. На основании полученных данных завершающую стадию образования кварца секущих жил можно рассматривать как потенциально продуктивную на золото.
Флюидные включения, жильный кварц, золотороссыпной район, приполярный урал
Короткий адрес: https://sciup.org/149129329
IDR: 149129329 | DOI: 10.19110/2221-1381-2018-8-20-25
Текст научной статьи Флюидный режим образования кварцевых жил Яроташорской золотороссыпной площади (Приполярный Урал)
В настоящее время одним из самых востребованных методов реконструкции флюидного режима гидротермального рудообразования является метод изучения флюидных включений в кварце, которому посвящены многочисленные публикации. Приполярный Урал является одним из крупнейших кварцево-жильных регионов, в котором известны несколько месторождений кварца и горного хрусталя [5], а также месторождения и проявления золота, связанные с кварцевыми жилами (золото-кварцевый и золото-сульфидно- кварцевый типы). На основе термобарогеохимических методов в рудно-россыпных и россыпных райо нах Ляпинского антиклинория на Приполярном Урале проводятся планомерные исследования условий образования кварца золоторудных проявлений [11, 12] и других типов кварцевых жил в связи с решением общих проблем кварце-и рудообразования. В частности, в россыпях Яротошорс-кой площади часто встречается неокатанное золото в сростках с кварцем и рудными минералами, т. е. это россыпи ближнего сноса, однако его коренные источники до сих пор не обнаружены. Весьма вероятно, что с кварцевыми жилами в плотике россыпей может быть связано коренное золото. Целью данной работы является реконструкция фи- зико-химических условий формирования кварцевых жил Яроташорской россыпной площади.
Яроташорскую площадь Ляпинского золотороссыпного района, расположенного на восточном склоне Хо-беизской антиклинали, слагают докембрийские глубоко-метаморфизованные породы няртинского комплекса, представленные гранатсодержащими биотитовыми и двуслюдяными гнейсами, амфиболитами, кристаллическими и хлорит-серицитовыми сланцами [9] (рис. 1). Породы осложнены мелкой изоклинальной складчатостью, плой-чатостью, для них характерно наличие кливажа, зон тектонического рассланцевания и разрывных нарушений. В пределах площади широко развиты как согласные, так и секущие кварцевые жилы, в которых встречается сульфидная минерализация (пирит, реже другие сульфиды). При промышленной отработке россыпей Яроташорской площади, в долинах ручьев Жильный, Надежд, Нинин и других вскрыты плотики россыпей, представленные метаморфизованными и дислоцированными породами с многочисленными кварцевыми жилами.
В жилах, согласных сланцеватости и складчатости кристаллических сланцев, кварц молочно-белый или серовато-белый с отдельными зернами прозрачного или дымчатого кварца, мелко- и среднезернистый, реже с участками крупнозернистого прозрачного или дымчатого кварца, находится на контакте с вмещающей породой. Часто встречаются каверны, выполненные гидроксидами железа, изредка пирит. В секущих жилах кварц молочнобелый, средне- и крупнозернистый, с участками (или зернами) крупно- гигантозернистого* прозрачного или дымчатого кварца. Иногда в этих жилах встречаются гнезда с друзами кристаллов горного хрусталя. Часто присутствуют каверны, заполненные гидроксидами железа. Около-жильные изменения представлены хлоритизацией, серицитизацией, окварцеванием и карбонатизацией [5]. Нами изучены первичные и первично-вторичные флюидные включения в мелкозернистом кварце согласных и крупнозернистом кварце секущих жил.

Рис. 1. Схематическая геологическая карта Ляпинского мегаантиклинория [4]: a — площадь исследований (показана прямоугольником); b — стратиграфические подразделения района: 1 — нижний протерозой, нартинский комплекс (PR 1 nr); свиты — средний рифей: 2 — маньхобеинская (R2mh), 3 — щокурьинская (R2ac); верхний рифей: 4 — пуйвинская и хобеинская объединенные (R3pv+hb), 5 — мороинская (R3mr), 6 — кегершорская (R3kr); 7 — нижний палеозой (O 1 -S); 8 — мезозой (MZ); 9 — гранитоиды; 10 — разрывные нарушения; 11 — надвиг, MUF — Главный Уральский разлом; 12 — россыпи золота. Объяснения в тексте

Fig. 1. Geological sketch map of the Lyapin megaanticlinorium (redrawn and modified after [4]). a — rectangle is the study area; b — stratigraphic units: 1 — Lower Proterozoic, Nyartin complex (PR 1 nr); suites — Middle Riphean: 2 — Manhobeyu (R2mh), 3 — Shchekurya (R2ac); Upper Riphean: 4 — Puiva + Khobeya consolidated (R3pv+hb), 5 — Moroya (R3mr), 6 — Kegershor (R3kr); Lower Paleozoic (O 1 -S); 8 — Mesozoic (MZ); 9 — granitoids; 10 — faults; 11 — thrust; MUF — Main Uralian fault; 12 — placer gold. Explanations in the text
Методы исследования
Изучение флюидных включений в кварце проводилось в полированных пластинах методами гомогенизации и криометрии с использованием термокриостолика THMSG600 фирмы Linkam. Соленость растворов во включениях измерялась по температуре плавления льда [13]. Солевой состав включений определялся по температуре эвтектики водно-солевой системы [2]. Присутствие растворенных газов значительно снижает влияние давления на температуру гомогенизации и позволяет считать ее близкой к температуре минералообразования [14].
Газовый состав индивидуальных включений изучался в полированных пластинах на высокоразрешающем рамановском спектрометре LabRam HR800 (Horiba Jobin Yvon) при комнатной температуре. Для регистрации спектров применялась решетка спектрометра 600 щ/мм, размер конфокального отверстия — 300 и 500 мкм, щель — 100 мкм, мощность возбуждающего излучения He-Ne-ла-зера (длина волны 632.8 нм) — 20 мВт, Ar+ лазера — 120 мВт (514.5 нм).
Валовый состав газов включений был проанализирован на газовом хроматографе «Хром-5» с приставкой для термического вскрытия включений. Для анализа использовались навески кварца массой 0.5 г, фракции 0.25— 0.5 мм. Декрепитация включений производилась при температуре 500 °С. Пиролиз образцов проводился в реакторе в атмосфере гелия. Чувствительность метода по основ ным компонентам составила (мкл): 2»10—2 для N2 и CO; 3-10-2 — СН4 и СО2; 3^10-3 — Н2О [5].
Все анализы были выполнены на оборудовании Института геологии Коми НЦ УрО РАН в ЦКП «Геонаука».
Результаты исследования
Для определения условий образования кварца изучены первичные и первично-вторичные двухфазные (Ж + Г), реже трехфазные (Ж + ЖСО2 + Г) флюидные включения (рис. 2) в мелкозернистом кварце согласных и в крупнозернистом кварце секущих жил.
В крупнозернистом кварце наблюдается много флюидных включений. Первичные включения располагаются поодиночке или мелкими группами и встречаются крайне редко. Включения двухфазные, газовый пузырек занимает 30—40 об. %. Форма разнообразная, часто с элементами огранки. Температура гомогенизации изменяется в интервале 310—385 °С (6 замеров). Температура эвтектики водносолевого раствора изменяется в интервале -37 ... -27 °С (4 замера). Это, вероятно, свидетельствует о том, что в составе включений преобладают хлориды магния и натрия. Соленость включений 8—12.5 мас. % NaCl экв.
Первично-вторичные включения располагаются обычно в трещинах, не выходящих за пределы зерна, иногда небольшими группами. Включения имеют разнообразную форму, размер не превышает 70 мкм. По составу первично-вторичные включения разделяются на два типа.

Рис. 2. Типичные флюидные включения: а — первичное включение в крупнозернистом кварце 2-го типа; b, c — первично-вторичные включения в крупнозернистом кварце 2-го типа; d — первичное включение в мелкозернистом кварце
Fig. 2. Typical fluid inclusions: a — primary inclusion in coarse-crystalline quartz; b, c — primary-secondary inclusions in coarse-grained quartz; d — primary inclusions in fine crystalline quartz
Включения 1-го типа при комнатной температуре содержат фазу жидкой углекислоты. Объем газовой фазы в вакуолях варьирует в широких пределах (10—70 об. %), что свидетельствует о гетерогенном состоянии захваченного во включения флюида. Температура плавления СО2 изменяется от —57 до —61.2 °С (21 замер) и указывает на присутствие существенного количества примесей метана и азота [13]. Гомогенизация углекислоты происходит в жидкую фазу при температурах от +5 до +24 °С (8 замеров). Полная гомогенизация включений наблюдается в интервале 200—225 °С (3 замера), также в жидкую фазу. Распространены аномальные включения (гетерогенного захвата) с температурой гомогенизации 240—325 °С (9 замеров). Гомогенизация углекислоты в этих включениях происходит в интервале от —4.2 до +28 °С (13 замеров). Гомогенизация углекислоты и полная гомогенизация в таких включениях происходит как в жидкую, так и в газовую фазу. Температура эвтектики водно-солевого раствора изменяется в интервале —37 ... —27 °С, что свидетельствует о преобладании в составе солей хлоридов магния и натрия. Соленость не определена вследствие образования газогид-рата, плавление которого происходит при температурах до + 10 °С.
В первично-вторичных включениях 2-го типа углекислота не фиксируется. Объем газового пузырька составляет 5—15 об. %. Температура гомогенизации изменяется в интервале 190—260 °С (13 замеров). Температура эвтектики водно-солевого раствора, как и в предыдущем случае, —37 ... —27 °С (13 замеров), соленость 8—11 мас. % NaCl экв. (9 замеров).
В мелкозернистом кварце включения встречаются редко. Первичные включения располагаются обособленно. Объем газового пузырька составляет 30—40 об. %. Включения имеют разнообразную форму и гомогенизируются в жидкую фазу в интервале 255—380 °С. Температура эвтектики (—32, —27, —23 °С) характерна для хлорид-ных растворов натрия и магния, соленость изменяется в интервале 10—14 мас. % NaCl экв.
Состав газов в индивидуальных включениях определен методом рамановской спектроскопии. Установлено, что в мелкозернистом кварце в одних включениях преобладает азот, в других — углекислый газ, метан не фиксируется (табл. 1). Во включениях в крупнозернистом кварце преобладает СО2, азот и метан содержатся в подчиненных количествах. Наибольшая доля углекислого газа отмечается в первично-вторичных включениях, содержащих жидкую углекислоту. В первичных включениях доля СО2 существенно ниже (табл. 1).
Валовый состав флюидных включений определен методом газовой хроматографии. Несмотря на известные недостатки данного метода, связанные с избирательным вскрытием и перемешиванием содержимого включений разных генераций в процессе анализа, полученные данные позволяют сделать ряд важных выводов (табл. 2). Установлено, что крупнозернистый кварц характеризуется более высокой газонасыщенностью. При этом флюиды включений в крупнозернистом кварце в целом отличаются более высокой долей азота, а также более окисленным состоянием: отношение СО2/СН4 для мелкозернистого кварца преимущественно варьирует в интервале 5—15, для крупнозернистого — в интервале 30—70.
Таблица 1. Газовый состав флюидных включений по данным рамановской спектроскопии
Table 1. Gas content of fluid inclusions according to Raman spectroscopy
Мелкозернистый кварц из согласных жил / Small-grained quartz from conformable veins |
||||||
6/13 |
8.13 |
91.87 |
0.00 |
- |
двухфазовое / two-phase |
первичное / primary |
72.00 |
28.00 |
0.00 |
- |
двухфазовое / two-phase |
первичное / primary |
|
0.00 |
100.00 |
0.00 |
- |
двухфазовое / two-phase |
первичное / primary |
|
76.58 |
23.42 |
0.00 |
- |
двухфазовое / two-phase |
первичное / primary |
|
Крупнозернистый кварц из секущих жил / Large-grained quartz from intersecting veins |
||||||
H-l/13 |
90.20 |
9.00 |
0.80 |
0.12 |
трехфазовое / three-phase |
п/вторичное / primary-secondary |
88.50 |
9.80 |
0.70 |
- |
трехфазовое / three-phase |
п/вторичное / primary-secondary |
|
88.50 |
9.80 |
1.40 |
- |
зрехфазовое / three-phase |
п/вторичное / primary-secondary |
|
79.70 |
19.50 |
0.70 |
- |
трехфазовое / three-phase |
п/вторичное / primary-secondary |
|
56.21 |
43.41 |
0.37 |
- |
двухфазовое / two-phase |
первичное / primary |
|
96.33 |
2.57 |
1.09 |
- |
трехфазовое / three-phase |
н/вторичное / primary-secondary |
|
68.94 |
31.03 |
0.02 |
- |
двухфазовое / two-phase |
первичное / primary |
|
94.79 |
4.34 |
0.87 |
- |
трехфазовое / three-phase |
п/вторичное / primary-secondary |
|
9/13 |
95.64 |
1.23 |
3.12 |
- |
трехфазовое / three-phase |
п/вторичное / primary-secondary |
94.43 |
2.48 |
3.10 |
- |
трехфазовое / three-phase |
п/вторичное / primary-secondary |
|
96.24 |
0.38 |
3.37 |
- |
трехфазовое / three-phase |
п/вторичное / prunary-secondary |
|
Ж-3/13 |
96.97 |
0.71 |
2.32 |
- |
трехфазовое / three-phase |
п/вторичное / primary-secondary |
97.38 |
0.08 |
2.55 |
- |
трехфазовое / three-phase |
п/вторичное / primary-secondary |
|
92.27 |
0.00 |
7.70 |
- |
трехфазовое / three-phase |
п/вторичное / primary-secondary |
|
82.70 |
16.54 |
0.76 |
- |
зрехфазовое / three-phase |
п/вторичное / primary-secondary |
|
16.15 |
72.92 |
10.94 |
- |
двухфазовое / two-phase |
п/вторичное / primary-secondary |
|
15.29 |
80.43 |
4.28 |
- |
двухфазовое / two-phase |
п/вторичное / primary-secondary |
Таблица 2. Валовое содержание газов по данным газовой хроматографии |
|||||||
Table 2 |
. General content of gases according to gas chromatography |
||||||
№ образца |
n7 1 |
CO, |
I CH4 |
H,0 |
n7 1 |
CO, |
CH4 |
Sample No. 3/13 |
1.2 |
5.3 |
мкг/г mcg/g мол.%то1% Мелкозернистый кварц / Small-grained quartz 0.33 210 23.89 65.14 |
10.97 |
|||
4/13 |
<0.05 |
6.3 |
0.16 |
144 |
0.00 |
93.30 |
6.70 |
5/13 |
<0.05 |
9.3 |
0.25 |
1023 |
0.00 |
93.05 |
6.95 |
6/13 |
<0.05 |
4.6 |
0.03 |
96 |
0.00 |
98.00 |
2.00 |
7/13 |
<0.05 |
4.3 |
0.03 |
64 |
0.00 |
98.00 |
2.00 |
8/13 |
<0.05 |
3.8 |
0.11 |
95 |
0.00 |
92.30 |
7.70 |
МЯ-2/13 |
0.5 |
4.9 |
0.04 |
145 |
14.04 |
83.87 |
2.08 |
среднее / average |
0.3 |
5.5 |
0.14 |
254 |
5.42 |
89.09 |
5.49 |
9/13 |
4.2 |
32.0 |
Крупнозернистый кварц / Large-grained quartz 0.18 661 16.92 |
81.84 |
1.24 |
||
10/13 |
4.2 |
26.4 |
0.32 |
928 |
19.52 |
77.90 |
2.58 |
СРЯ-1/13 |
0.5 |
36.1 |
0.19 |
352 |
1.97 |
96.62 |
1.42 |
Н-1/13 |
1.0 |
19.7 |
0.21 |
545 |
7.03 |
90.29 |
2.68 |
Ж-2/13 |
1.4 |
9.7 |
0.40 |
429 |
16.97 |
74.51 |
8.52 |
Ж-3/13 |
0.8 |
16.0 |
0.14 |
621 |
7.45 |
90.36 |
2.19 |
среднее / average |
2.0 |
23.3 |
0.24 |
589 |
11.64 |
85.25 |
3.11 |
№ образца Sample No.
co2 |
n2 |
CH4 |
H2S |
Описание включения* Description of inclusion |
Тип включений Type of inclusions |
мол. % mol % |
Обсуждение результатов
На основании полученных данных можно выделить два этапа, включающих три стадии кварцеобразования, которым соответствуют три генерации изученных флюидных включений.
Первый этап, по нашему мнению, связан с образованием мелкозернистого кварца согласных жил, которое происходило при температурах 255—380 °C. В составе минералообразующих растворов присутствуют хлориды натрия, магния. Растворы имеют соленость до 14 мас. % NaCl экв. В газовой фазе, судя по рамановским исследованиям первичных включений, преобладают или азот, или углекислый газ. Метан, который обычно связывают с метамор-фогенными преобразованиями, в данном случае присутствует в незначительных количествах (ниже предела чувствительности рамановского спектрографа).
Второй этап связан с образованием крупнозернистого кварца и может быть разделен на две стадии. Первая стадия приурочена к началу образования крупнозернистого кварца, которое происходило при температурах 310— 385 °C. В составе минералообразующих растворов присутствуют хлориды натрия, магния с примесями других солей; соленость растворов до 12.5 мас. % NaCl экв. В минералообразующем растворе присутствуют углекислый газ, азот, в подчиненном количестве — метан.
Вторая стадия соответствует завершающему этапу формирования крупнозернистого кварца, который происходил при более низких температурах (200—225 °C). Солевой состав при этом не изменился. Эта стадия отличается повышенным содержанием СО2 в составе флюидов, что в первую очередь фиксируется по присутствию в кварце включений с жидкой углекислотой.
Яроташорская золотоносная площадь, охватывающая территорию правых притоков р. Маньи — ручьев Жильный, Надежд, Нинин и других — входит в состав восточного хрусталеносного пояса Приполярноуральской хрусталеносной провинции, для которой за длительный период изучения (с 50-х годов XX века) разработаны общие вопросы геологии и генезиса кварцевых жил и месторождений, в том числе предложена эволюционно генетическая схема кварцеобразования, включающая четыре этапа: позднепротерозойский (согласные жилы мелкозернистого кварца в метаморфитах няртинского комплекса), венд-раннекембрийский (согласные жилы крупно-гигантозернистого кварца в рифейских породах обрамления няртинского комплекса), позднекаменноу-гольный-раннепермский (секущие жилы крупно-гигантозернистого кварца), пермско-триасовый (образование хрусталеносных гнезд) [5]. При этом с тремя последними этапами кварцеобразования могло быть связано ру-дообразование.
Таким образом, по данным изучения флюидных включений и истории развития кварцеобразования на Приполярном Урале, согласные сланцеватости и складчатости жилы мелкозернистого кварца в гнейсах и кристаллических сланцах няртинского комплекса на Яроташорской площади, вероятно, принадлежат к позднепротерозойскому этапу и сформировались в широком температурном интервале 255—380 °C. В формировании крупнозернистого кварца более поздних секущих жил, соотнести которые с определенным этапом общей эволюции кварцеобразования пока невозможно, выделяется начальная, высокотемпературная стадия (310—385 °C) и завершающая, более низкотемпературная (200—225 °C). При этом состав растворов и их соленость в согласных и секущих жилах идентичны, несмотря на, вероятно, длительный перерыв во времени их образования. В то же время завершающая стадия формирования крупнозернистого кварца секущих жил отличается обога-щенностью растворов углекислым газом, что для многих месторождений является признаком золотоносности.
Например, при изучении флюидных включений на золоторудных объектах Урала (Cинильга, Новогоднее Монто, Березняковское, Быньговское, Кочкарское и др. [1, 3, 7, 8, 11, 12]) установлено, что образование рудной минерализации обычно происходит на фоне снижения температуры. Часто указывают на окислительные условия минералообразования [3, 7, 8], которые выражаются в преобладании углекислого газа в составе флюида и в наличии включений с высокоплотной углекислотой. Под воздействием «углекислотной волны» происходила перера- ботка бедных рассеянных руд с формированием промышленных [10—12]. Принимая во внимание закономерную для Урала и других регионов связь золоторудной минерализации с углекислотными флюидами, можно предположить, что на Яроташорской площади потенциально продуктивной на золото является заключительная стадия формирования секущих кварцевых жил.
Работа выполнена по теме НИР госзадания (ГР № AAAA-A17-117121270036- 7) ИГ Коми НЦ УрО РАН и при частичной финансовой поддержке проекта № 18-5-5-57УрО РАН (ГР№ AAAA-A17-117121140076-3).
Список литературы Флюидный режим образования кварцевых жил Яроташорской золотороссыпной площади (Приполярный Урал)
- Викентьев И. В., Мансуров Р. Х., Иванова Ю. Н. и др. Золото-порфировое Петропавловское месторождение (Полярный Урал): геологическая позиция, минералогия и условия образования // Геология рудных месторождений. 2017. Том 59. № 6. С. 501-541.
- Борисенко А. С. Изучение солевого состава растворов газово-жидких включений в минералах методом криометрии // Геология и геофизика. 1977. № 8. С. 16-27.
- Клюкин Ю. И. Флюидный режим формирования золото-теллуридного оруденения Быньговского месторождения, Средний Урал // Литосфера. 2012. № 3. С. 127-138.
- Кондиайн О. А. и др. Государственная геологическая карта масштаба 1:1000000 лист Q 40, 41 (Воркута), СПб.: ВСЕГЕИ, 2001 г.
- Кузнецов С. К. Жильный кварц Приполярного Урала. СПб.: Наука, 1998. 203 с.