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).