Флюидный режим формирования вулканогенных Палеогидротермальных систем аркаимской площади (Магнитогорская металлогеническая зона, южный урал)
| Вид материала | Автореферат |
- Южный Урал «Здесь царство редких минералов, 287.86kb.
- Литература России. Южный Урал. 5 9 класс программа по литературе, 321.56kb.
- А. А., Г. Челябинск Приобщение дошкольников к традиционной семейной культуре основных, 62.49kb.
- Р. Н. Башкирская конница в Крымской войне 1853 1856 гг. // Южный Урал: история, историография,, 151.22kb.
- Южный Урал наша Родина, 251.96kb.
- Конспект открытия музея в с/п Лесная сказка Ж. В. Аносова, 65.27kb.
- Южный Урал. Активные маршруты по Башкирии, 55.69kb.
- «Таможенное право», 31.61kb.
- А. В. Истомин Основные направления и приоритеты устойчивого развития Арктической зоны, 115.76kb.
- «Дурная привычка», 7838.46kb.
1 2
^ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ И ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы общим объемом 150 страниц. Работа иллюстрирована 80 рисунками, 25 таблицами, список литературы содержит 136 наименований, из них 32 – фондовые материалы.
В первой главе освещена изученность района исследований и его положение в геологических структурах Урала, стратиграфия, магматизм, тектоника и полезные ископаемые. Во второй главе охарактеризовано геологическое строение андезибазальтового и трахибазальт-трахириолитового комплексов. В третьей главе рассмотрены условия формирования палеогидротермальной системы Лисьи Горы, включающей золотоносные зоны окварцевания и гематит-кварцевые породы. Четвертая глава посвящена изучению условий формирования Аркаимской палеогидротермальной системы, включающей сульфидно-кварцевые и галенит-баритовые жилы.
К защите выдвинуты три положения, формулировка и обоснование которых приводятся ниже.
1. В исследованных вулканических комплексах выделены две палеогидротермальные системы: в среднедевонском андезибазальтовом комплексе – стратиформные золотоносные зоны окварцевания и гематит-кварцевые породы; в раннекаменноугольном трахибазальт-трахириолитовом – секущие сульфидно-кварцевые и галенит-баритовые жилы, связанные с дайками микрограносиенитов и диабазов.
Магнитогорская металлогеническая зона объединяет вещественно-структурные комплексы палеоокеанического происхождения [Зайков и др., 2001]. В ее составе, согласно последним геодинамическим реконструкциям [Пучков и др., 2000; Herrington et al., 2006] выделяются Присакмарский аллохтон, Западно-Магнитогорская палеоостровная дуга, Сибайский междуговой бассейн, Восточно-Магнитогорская палеоостровная дуга. В пределах Восточно-Магнитогорской палеоостровной дуги девонские вулканические сооружения, относящиеся к базальт-андезибазальтовой формации, образуют цепочку протяженностью более 300 км, обозначенную как Гумбейская зона [Михайлов и др., 2003].
Аркаимская площадь захватывает часть Гумбейской зоны и содержит золотоносные участки окварцевания и гематит-кварцевые породы в андезибазальтовом комплексе, которые могут быть объединены в единую палеогидротермальную систему на основании закономерного положения в геологическом разрезе. Также в пределах площади рассматривается трахириолит-трахибазальтовый комплекс, который по времени и геологической позиции отвечает обстановке рифтинга при коллизии девонская островная дуга – континент [Бочкарев, Язева, 2000].
Среднедевонский вулканический комплекс представлен базальтами гумбейской свиты (D2gm1), выше которых залегают пироксеновые и плагиоклаз-пироксеновые андезибазальты (D2gm2), а также продукты их дезинтеграции. Завершается разрез алевролитами, яшмами и вулканомиктовыми песчаниками новобуранной свиты (D2nb) [Зайков, 1999] (рис. 1).
Палеогидротермальная система Лисьи Горы включает три золотоносные зоны окварцевания (Восточную, Центральную и Западную), приуроченные к определенным стратиграфическим уровням рудовмещающей толщи общей мощностью 800 м и залегающие согласно с напластованием вмещающих пород (рис. 2).
Восточная зона в основании гумбейской свиты имеет длину около 1 км, мощность – 150–200 м. Вмещающими породами являются пироксеновые андезибазальты, подверженные пиритизации и окварцеванию. Кварц имеет серый и серовато-белый цвет, крупнозернистое сложение, иногда полупрозрачный, друзовидный или кавернозный с выделениями гидроксидов железа и пленкой карбонатов по трещинам на поверхности.
Центральная зона представлена прожилково-вкрапленной сульфидной минерализацией в кровле гумбейской свиты. В ее восточной части вскрыты кварцевые прожилки с рассеянной вкрапленностью халькопирита и налетами малахита.
Западная зона приурочена к алевролитам и вулканомиктовым песчаникам новобуранной свиты. Она имеет мощность 150–300 м и длину 1 км, в ее основании развиты серицит-кварцевые метасоматиты с кварцевыми жилами. Их мощность варьирует от 3–5 до 50 см, протяженность 10–15 м. Мелкие жилки сгруппированы в отдельные субпараллельные рои на удалении 10–15 м друг от друга. В кварце фиксируются выделения гидроксидов железа, что может свидетельствовать о первичном сульфидном оруденении жилы. Жилки в песчаниках сложены плотным, сливным, молочно-белым мелко- и тонкозернистым кварцем.
К сульфидизированным и окварцованным андезибазальтам и вулканомиктовым песчаникам приурочена золоторудная минерализация. Минерализованная зона проявлена на поверхности бурыми железняками и пестроцветными охристыми глинами. На данном участке выделены три типа золотого оруденения. Первый представлен прожилково-вкрапленными золотоносными сульфидными рудами, приуроченными к сульфидизированным андезибазальтам Центральной и Западной зон. Концентрации Au составляют 0.33 г/т, Ag – 5.1 г/т. Второй тип руд представлен рыхлыми продуктами окисления прожилково-вкрапленных руд (красноцветные охры, бурые железняки, баритовые, кварцевые и пиритовые сыпучки) в Центральной зоне. Здесь установлены концентрации Au и Ag до 5.0 и 8.8 г/т соответственно, а также повышенные концентрации Cu (0.44 мас. %), Zn (0.56 мас. %) и Co (до 3.7 мас. %). Третий тип – россыпи Восточной зоны, где выявлен золотоносный горизонт мощностью 0.3–1.0 м с золотинами размером 5–9 мм. Индикаторным для горизонта является наличие в нем гетитовых пизолитов, обломков бурых железняков и кварца. Содержания Au – 1–4 г/м3. По данным микрозондового анализа, пробность варьирует в пределах 929–980 ‰, среднее – 955 ‰, примеси представлены Ag и незначительным количеством Cu, Hg, Fe, Ti.
К перекрывающим осадочным кремнистым пачкам приурочены гематит-кварцевые породы, образующие холмообразные постройки с подводящими каналами [Зайкова, Зайков, 2003]. Постройки залегают на двух уровнях в кремнисто-алевролитовых породах, перекрывающих вулканиты и серицит-кварцевые метасоматиты. Они образуют тела линзовидной, холмо- и плащеобразной формы длиной 40–200 м и мощностью 3–15 м. В подошве наиболее крупного тела (мощность 5–10 м, протяженность с перерывами 270 м) обнаружены тела брекчиевидных гематит-кварцевых пород, залегающие поперек напластования вмещающих алевролитов и имеющие мощность 3–5 м. Они интерпретированы как подводящие каналы в структуре гематит-кварцевой постройки.
 |
| Рис. 1.^ Схема геологического строения Аркаимской площади (по Э.В. Шалагинову, 1984ф; В.М. Мосейчуку, 1992ф, с изменениями автора): 1 – серпентиниты; 2–5 – андезибазальтовый комплекс: 2 – андезибазальты, вулканогенно-обломочные породы гумбейской свиты (D2gm1), 3 – вулканические брекчии агломератовые, 4 – метасоматиты серицит-кварцевые сульфидизированные, 5 – зоны сульфидно-кварцевого оруденения: I – Восточная, II – Центральная; III – Западная; 6–9 – новобуранная свита (D2nb): 6 – гематит-кварцевые породы, 7 – алевролиты, 8 – яшмы, 9 – песчаники; 10–14 – трахириолит-трахибазальтовый комплекс: 10 – трахибазальты березовской свиты (C1br), 11 – трахибазальты и трахириолиты греховской свиты (C1gr), 12 – дайки микрограносиенитов, 13 – дайки диабазов, 14 – псаммит-алевритовые отложения; 15 – четвертичные отложения; 16, 17 – разломы: 16 – достоверные, 17 – предполагаемые, перекрытые наносами; 18 – граница заповедника Аркаим; 19 – поселение бронзового века Аркаим. |
 |
| Рис. 2. ^ Схема положения гидротермально-осадочных и осадочных отложений в продольном фациальном профиле Лисьих Гор: 1 – песчаники сероцветные, 2 – яшмы и алевролиты, 3 – силикатно-марганцевые и оксидно-марганцевые руды, 4 – гематит-кварцевые постройки с кварцевыми жилами, 5 – дресвяники с обломками гематит-кварцевых пород, 6 – гематит-кварцевые породы подводящих каналов, 7 – андезибазальты; 8 – зоны окварцевания: I – Восточная, II – Центральная, III – Западная; 9 – серицит-кварцевые метасоматиты, 10 – кварцевые жилы с медной минерализацией. |
Важным компонентом гематит-кварцевых пород являются обособления и прожилки кварца, которые составляют от 5 до 30 % объема тел. Они не выходят за пределы гематит-кварцевого тела. Жилы имеют «птигматитоидную», гнездообразную, ветвистую, сетчатую морфологию, мощность 1–30 мм. Отмечены многочисленные случаи пересечения более ранних жил поздними. Гематит, в сростках с кварцем, образует ритмичные зоны, параллельные контактам, а также выделения в осевой части жил. Морфология жил свидетельствует об их формировании в слаболитифицированной гематит-кварцевой массе. В подводящих каналах гематит-кварцевые породы часто превращены в кварциты с гранозернистыми микроструктурами, в которых сохранились реликты первичных глобулярных и микрококардовых текстур с пылевидным гематитом. В перекрывающих осадках присутствуют маломощные прослои гравелитов с обломками гематит-кварцевых пород с жилами кварца. Это свидетельствует о формировании данных сооружений с кварцевыми жилками в придонных условиях и их подводной эрозии в период накопления перекрывающих осадочных пород.
По результатам ICP-MS-анализа в подводящем канале по сравнению с самой постройкой наблюдаются повышенные содержания (ppm): Mn (до 2650), Au (до 19) Ag (до 13). В теле постройки выявлены высокие содержания Sn (до 1344 ppm) и Pb (до 2441 ppm). Что касается содержаний редкоземельных элементов, то валовые их содержания в гематит-кварцевых породах Лисьих Гор довольно низкие. В большинстве своем они характеризуются обогащением легкими РЗЭ и слабыми аномалиями Eu. По данным силикатного анализа гематит-кварцевые породы характеризуются содержаниями (вес. %): SiO2 87–94; Al2O3 0.05–0.3; FeOобщ. 4.3–11.1; MnO 0.03–0.5; CaO 0.1–2.3. На классификационной диаграмме Al2O3/SiO2 – Fe+Mn/Ti точки составов соответствуют полю гидротермальных кремнисто-железистых отложений [Зайкова, 1991].
К гематит-кварцевым породам приурочены оксидно-марганцевые линзы черного цвета мощностью 1–3 м и средними содержаниями MnO 20–35 % (до 52–73 %). В минеральном составе пород установлены родонит, криптомелан, тодорокит и вернадит [Зайкова, 1991].
Породы раннекаменноугольного вулканического комплекса перекрывают девонские вулканиты и представлены трахибазальтами и трахириолитами греховской свиты (C1gr) [Зайков, 1999] (см. рис. 1). Палеовулканическое сооружение геоморфологически выражено тремя возвышенностями, которые отделяются логами и речной долиной. Мощность разреза составляет 1 км. Магмоподводящие каналы зафиксированы в виде даек микрограносиенитов и диабазов [Юминов и др., 2007].
Палеогидротермальная система Аркаимская в основании геологического разреза вулканитов представлена сульфидно-кварцевыми жилами, а в верхней части развиты галенит-баритовые жилы.
Кварцевые жилы мощностью 1–5 см сложены молочно-белым или полупрозрачным крупнозернистым кварцем. Они развиты в трахириолитовых и трахибазальтовых лавах по всему разрезу вулканической постройки. Трахибазальты в основании комплекса подвержены интенсивной эпидотизации.
Сульфидно-кварцевые жилы установлены в секущей дайке микрограносиенитов мощностью 1–3 м. Дайка имеет субмеридиональное простирание и сопровождается метасоматитами. Микрограносиениты представлены массивными породами светло-серого цвета со слабым зеленоватым оттенком. В основной массе породы установлены кварц, плагиоклаз, серицит, амфибол. Повышенный интерес к этим породам вызвало наличие в них редкоземельной минерализации, приуроченной к псевдоморфозам лимонита по пириту. Псевдоморфозы образуются по кубическим и уплощенно-вытянутым кристаллам пирита, а также разнообразным их сросткам. На отдельных гранях сохранена характерная для пирита плоско-параллельная штриховка. Большинство псевдоморфоз разбито сетью ветвистых микротрещин, образованных в процессе дегидратации. В псевдоморфозах выделены четыре вида структур: пятнисто-пористая, колломорфно-крустификационная, друзовидно-крустификационная, каемчатая [Анкушева, 2007; 2008]. В составе псевдоморфоз зафиксированы гетит, лепидокрокит, маггемит, сульфиды (халькопирит, пирит), альбит и калиевый полевой шпат, ильменит, зерна хорошо ограненных кристаллов апатита и гематита. Рутил образует выделения, состоящие из пластинок в доли миллиметров. В их составе отмечается значительная примесь железа. Высокое содержание железа, возможно, связано с наличием псевдорутила, который образуется при изменении ильменита.
Редкоземельная минерализация в псевдоморфозах представлена монацитом и ксенотимом. Монацит встречен в виде удлиненных зерен размером 10–30 мкм и изометричных выделений по периферии гетитовых псевдоморфоз. Помимо Се, в составе монацита установлены La, Nd, Pr, Sm и Gd. Ксенотим встречается в виде мелких изометричных зерен совместно с монацитом. Кроме Y, в нем установлены Dy, Er, Yb, Ho, Tb, Sm и Eu.
Галенит-баритовая жила прослеживается вкрест простирания пачки агломератовых туфов на 25 м, приурочена к дайке диабазов, имеет мощность 10–40 см и несколько мелких апофиз. На контакте жилы с вмещающими породами наблюдаются брекчии диабазов, сцементированные баритом, и баритизированные породы. Зона баритизации прослеживается в южном направлении на 40 м при мощности 5–10 м. Экзоконтактовые метасоматиты состоят из кварца, кальцита, барита и плагиоклаза, иногда с мелкими кристалликами галенита и пирита.
Основной объем жилы сложен баритом, при этом крупнопластинчатые агрегаты барита расположены в ее центральной части. В западном контакте жилы фиксируется кальцит. Он образует пластинчатые выделения и зернистые массы. Между кальцитом и баритом наблюдаются индукционные поверхности совместного роста. К восточному контакту и осевой части жилы приурочена сульфидная минерализация. В жиле выделены две разновидности барита: белый и розовый (табл. 1). Контакт между этими разновидностями постепенный, обозначенный максимальными скоплениями галенита. Уменьшение параметров элементарной ячейки в белом барите связано с замещением части Ba2+ катионами Sr2+. Галенит приурочен как к белому, так и к розовому бариту и образует гнезда размером до 15 см. Между галенитом и баритом также наблюдаются индукционные поверхности совместного роста. Мелкие выделения галенита ассоциируют с кристаллами пирита; наблюдаются также графические срастания галенита с пиритом и халькопиритом.
Таблица 1
^ Сравнительная характеристика разновидностей барита
| Признаки | Разновидность | |
| Белый | Розовый | |
| Цвет | Белый, иногда прозрачный, с сероватым оттенком | Розовый различной степени насыщенности, иногда с желтоватым оттенком |
| ^ Формы выделения | Волокнистые, параллельно-шестоватые агрегаты, пластинчатые кристаллы, плотные кристаллически-зернистые массы | Радиально-лучистые, сноповидные, метельчатые агрегаты, кристаллы столбчатого облика |
| ^ Положение в сульфидно-баритовой жиле | Является преобладающим, также образует гнезда и прожилки в зоне баритизации, выполняет миндалины в вулканогенных породах | Слагает северо-западную часть жилы |
| Сульфиды | Редкие мелкие гнезда и вкрапленники галенита | Обильная вкрапленность галенита в виде крупных гнезд и скоплений, пирит, халькопирит |
| Минералы-включения | Аурихальцит, биотит, рутил, кальцит, микроклин, альбит, кварц | Гиалофан (BaO–8.77 %) |
| ^ Содержание элементов- примесей (г/т) | ||
| Sr | до 7500 | до 2350 |
| Pb | 12–126 | 232–500 |
| Cu | до 188 | до 40 |
| Zn | до 1685 | до 489 |
| Параметры элементарной ячейки, Å | а0 = 7.140(7)–7.149(7) в0 = 8.849(2)–8.858(8) с0 = 5.449(6)–5.457(6) V0 = 345(1) | а0 = 7.158(9)–7.162(7) в0 = 8.876(8)–8.893(8) с0 = 5.453(5)–5.458(6) V0 = 347(1) |
Таким образом, в палеогидротермальной системе андезибазальтового комплекса установлены стратиформные зоны развития золотоносных сульфидно-кварцевых жил в нижней части и гематит-кварцевые породы с оксидно-марганцевой минерализацией в верхней. Палеогидротермальная система, приуроченная к трахириолит-трахибазальтовому комплексу характеризуется секущими сульфидно-кварцевыми и галенит-баритовыми жилами.
2. В формировании палеогидротермальной системы андезибазальтового комплекса участвовали хлоридно-натриевые растворы с температурами 180–290 °С и концентрациями солей 3–7 мас. %, близкие морской воде. От ее нижнего уровня к верхнему происходило понижение температур и повышение солености растворов. Система аналогична колчеданоносным палеогидротермальным системам западного фланга Магнитогорской металлогенической зоны.
^ Золотоносные зоны сульфидно-кварцевых жил. Для определения параметров гидротермальных растворов, сформировавших золотоносные зоны, были исследованы флюидные включения в крупнозернистом кварце из жил в андезибазальтах (Восточная и Центральная зоны) и алевролитах и песчаниках (Западная зона). Включения имеют размеры 10–30 мкм, изометричную, вытянутую форму, часто со сложными очертаниями или элементами кристаллографической огранки. Включения – двухфазные (водный раствор и газовый пузырек), газовые пузырьки занимают 15–40 % объема включения. Результаты исследования флюидных включений представлены на рис. 3.
По температурам гомогенизации флюидных включений установлено, что сульфидно-кварцевые жилы Восточной зоны являются наиболее высокотемпературными по сравнению с жилами других зон окварцевания. Температуры гомогенизации включений в кварце этих жил составили 250–275 °С. Кварц Центральной и Западной зон образовался при более низких температурах. Температуры гомогенизации составили 230–250 °С. Кроме того, в кварце из жил Восточной и Западной зон наблюдается гетерогенизация пар включений – при температурах 292.4, 265.3 и 260.6 °С, 248 °С, что позволяет считать данный интервал температур (260–290 °С) истинными температурами минералообразования [Реддер, 1987].
Солевой состав растворов преимущественно хлоридно-натриевый. В нижней части системы соленость растворов составляет, в среднем, 3–6 мас. % экв. NaCl, повышаясь по направлению к верхней части (до 9 мас. % экв. NaCl). Повышение солености может быть связано с влиянием магматогенного флюида либо поглощением воды при его взаимодействии с вмещающими породами на подъеме к поверхности [Бортников и др., 2004].
 |
| Рис. 3. ^ Соотношение солености флюида во включениях и температур их гомогенизации в палеогидротермальной системе Лисьи Горы: А – кварц золотоносных зон окварцевания: I – Восточная, II – Центральная, III – Западная; Б – кварц из гематит-кварцевой постройки: IV – подводящий канал, V – подошва, VI – кровля. SW – соленость морской воды при нормальных условиях (25 °С). |
^ Гематит-кварцевые породы. В кровле и подошве гематит-кварцевой постройки изучены включения в крупнозернистом кварце из ветвистых прожилков. В подводящем канале постройки флюидные включения изучены в кварце из зональных гематитсодержащих жил в брекчиевидных породах. Максимальные температуры гомогенизации флюидных включений установлены в подводящем канале – 290 °С. По направлению к кровле значения температур уменьшаются до 180 °С, в секущих субгоризонтальных жилах – 170 °С. Солевой состав растворов преимущественно хлоридно-натриевый. В подошве и подводящем канале гематит-кварцевой постройки значения концентраций солей в растворах флюидных включений стабильны, составляют 3–3.5 мас. % экв. NaCl и аналогичны солености морской воды. В жилах кровли постройки наблюдается иная картина: значения солености растворов повышаются и варьируют в более широких пределах (3–7 мас. % экв. NaCl).
Таким образом, установлено сходство растворов, образовавших золотоносные зоны окварцевания и гематит-кварцевые породы – состав, соленость, температурный режим, что свидетельствует об их формировании при близких условиях, а также о едином источнике гидротермальных растворов.
В целом, палеогидротермальная система Лисьи Горы характеризуется регрессивным температурным режимом минералообразования – от нижних уровней к верхним температуры уменьшаются от 290 до 180 °С.
По результатам газовой хроматографии, состав включений растворов, сформировавших зоны окварцевания в андезибазальтах и гематит-кварцевые породы, характеризуется преобладанием H2O и CO2, наличием восстановленных газов CH4 и C5H12, незначительным содержанием азотистых и отсутствием сернистых газов. При этом снизу вверх в гидротермальной системе наблюдается увеличение общей концентрации флюида в кварце и углекислотности и уменьшается восстановленность флюида. Результаты газово-хроматографического анализа представлены в табл. 2.
Таблица 2.
^ Содержания газов и воды во флюидных включениях в кварце из жил Аркаимской площади
| № пробы | Привязка | Флюидо- насыщенность, ppm | H2O | CO2 | N2 | CH4 |
| ppm | ||||||
| Золотоносные зоны | ||||||
| 221-3 | Восточная зона | 772 | 743 | 24.53 | 0.4 | 3.35 |
| 221-1 | Центральная зона | 906 | 884 | 18.70 | 0 | 2.9 |
| 773 | Западная зона | 1507 | 1461 | 44.4 | 0.27 | 0.5 |
| Гематит-кварцевая постройка | ||||||
| 222-10 | Подошва | 302 | 294 | 6.1 | 0.21 | 1.5 |
| 228-2 | 343 | 335 | 4.7 | 0.18 | 2.4 | |
| 804-3 | Подводящий канал | 584 | 554 | 25.1 | 0.11 | 4.6 |
| 804-4 | Кровля | 1629 | 1467 | 160.6 | 0.08 | 0.7 |
| Сульфидно-кварцевые жилы | ||||||
| 220 | в трахириолитах | 750 | 726 | 19.0 | 0.32 | 4.6 |
| 220-3 | в микрограносиенитах | 3070 | 2605 | 461 | 0 | 1.7 |
По данным Фурье-спектроскопии установлено, что вода в кварце исследуемых жил, в основном, содержится в молекулярной форме. Содержание воды в форме гидроксильных групп Al-OH составляет 0.3–3.5 ppm. Содержания молекулярной воды, концентрации группировок Al-OH и гидроксильных групп приведены в табл. 3. Таким образом, кварц исследованных жил обладает единым набором водородсодержащих группировок, концентрация которых изменяются в зависимости от пространственного положения жил в вулканическом комплексе.
Таблица 3.
^ Концентрации водородсодержащих группировок в кварце гидротермальных жил Аркаимской площади
| Привязка | № обр. | H2Oмолек, ppm | Al-OH, ppm | OHвключ, ppm |
| ^ Золотоносные зоны | ||||
| Восточная зона | 221-3 | 496 | 1.9 | 22 |
| 221-4 | 302 | 1.7 | 16 | |
| Центральная зона | 221-1 | 846 | 1.3 | 60 |
| Западная зона | 773-C | 1564 | 4.0 | 148 |
| ^ Гематит-кварцевая постройка | ||||
| Подошва | 803-3 | 894 | 0.8 | 55 |
| Подводящий канал | 206-1 | 938 | 1.5 | 35 |
| 207-1 | 678 | 1.5 | 64 | |
| Кровля | 804-1 | 1260 | 3.5 | 101 |
| Сульфидно-кварцевые жилы | ||||
| В трахириолитах | 220 | 634 | 0.5 | 60.4 |
| В микрограносиенитах | 220-3 | 1944 | 3.0 | 115.3 |
Для сравнения автором проведены термобарогеохимические исследования флюидных включений в минералах гидротермальных жил золото-колчеданно-полиметаллических месторождений Таш-Тау и Вишневского, кобальт-медно-колчеданного Ивановского и марганцеворудного Янзигитовского на западном фланге Магнитогорской металлогенической зоны. Гидротермальная система Ивановского месторождения приурочена к фрагментам аккреционной призмы Западно-Магнитогорской палеоостровной дуги [Зайков, Мелекесцева, 2005]. Стратиграфически выше нее располагаются месторождения Таш-Тау и Вишневское [Кулешов, Зайков, 2005]. Янзигитовское месторождение занимает самую верхнюю позицию в разрезе [Теленков, Масленников, 1995].
Для термобарогеохимических исследований на месторождениях были отобраны: кальцит из рудоподводящего канала и кварц из жил в кварц-плагиоклазовых риолитах (Таш-Тау); кальцит из жил во вмещающих андезитах и надрудных дацитах и кварц из сульфидно-кварцевых жил в кварц-плагиоклазовых риолитах и серицит-кварцевых метасоматитах (Вишневское); сульфидно-карбонатно-кварцевые жилы в брекчированных базальтах (Ивановское); кварц из ветвящихся и сетевидных жил, зональных прожилков в гематит-кварцевых породах (Янзигитовское).
Проведенные исследования показали, что на Ивановском месторождении сульфидно-карбонатно-кварцевые жилы сформировались из растворов с преобладающими солями NaCl и KCl в концентрациях 1.3–2.7 мас. % экв. NaCl, близким таковым в морской воде. Температуры гомогенизации включений составили, в среднем, 130–140 С. Эти данные сходны с результатами термобарогеохимических исследований включений в кальцитах Ишкининского кобальт-медно-колчеданного месторождения, находящегося в 100 км южнее [Юминов и др., 2002]. На этом месторождении были изучены первичные включения в кальците из обособлений и маломощных прожилков с сульфидной минерализацией из руд, подрудных серпентинитов и тальк-карбонатных пород. Установлено, что в формировании гидротермальной минерализации этого месторождения активное участие принимали растворы с концентрациями солей, близкими солености морской воды, а среди солей в составе растворов отмечается NaCl.
Преобладающими солями гидротермальных растворов, действовавших на месторождениях Таш-Тау и Вишневское, являются NaCl, MgCl2 и CaCl2 в концентрациях 4–8 мас. % экв. NaCl. Интервал температур гомогенизации включений для сульфидно-кварцевых жил месторождения Таш-Тау составил 230–350°С, для рудоподводящих каналов – 160–170°С; для жил в дацитах, андезитах и риолитах Вишневского месторождения – 120–200°С.
Гематит-кварцевые породы Янзигитовского рудопроявления образовались при участии хлоридно-натриевых флюидов с соленостью 2.7–6 мас. % экв. NaCl и температурами 200–230С. По параметрам гидротермальных растворов они сходны с гематит-кварцевыми породами Лисьих Гор.
Анализ опубликованных данных по медноколчеданным (Яман-Касы), золото-колчеданно-полиметаллическим (Балта-Тау, Александринское), месторождениям Западно-Магнитогорской палеоостровной дуги и современным гидротермальным полям Тихого (Венский лес) и Атлантического (Рейнбоу, Брокен Спур) океанов выявил черты сходства параметров гидротермальных растворов в этих объектах с исследуемыми автором. Соленость флюидов находится в пределах 3–8 мас. % экв. NaCl, температуры – 100–300 °С [Юминов и др., 2002; Holland et al, 2003; Викентьев, 2004; Тереня и др., 2005; Салихов, Беликова, 2006; Симонов и др., 2006; Бортников и др., 2004].
Таким образом, состав, соленость и температурный режим гидротермальных растворов, сформировавших золотоносные зоны окварцевания сульфидизированных андезибазальтов и гематит-кварцевые постройки палеогидротермальной системы Лисьи Горы, близки таковым в колчеданных и золото-колчеданно-полиметаллических месторождениях Урала и современных сульфидных постройках Атлантического и Тихого океанов, что указывает на сходство главной составляющей гидротермальных растворов в данных объектах – морской воды.
3. Палеогидротермальная система трахириолит-трахибазальтового комплекса формировалась при участии хлоридно-калиево-натриевых растворов с температурами 150–350 °С и повышенной соленостью 9–19 мас. %, что свидетельствует об их магматогенном источнике. По этим параметрам система аналогична таковым в золото-кварцевых месторождениях Восточно-Уральской зоны.
Аркаимская палеогидротермальная система в трахибазальт-трахириолитовом комплексе представлена сульфидно-кварцевыми и галенит-баритовыми жилами. Для определения условий образования были изучены флюидные включения в кварце из жил в трахириолитах в основании комплекса, а также в кварце и барите из жил в секущих дайках микрограносиенитов и диабазов. Результаты исследования флюидных включений представлены на рис. 4.
Солевой состав растворов преимущественно хлоридно-натриевый со значительной примесью KCl. Наиболее высокие концентрации солей установлены в кварце из жил дайки микрограносиенитов и барите из сульфидно-баритовых жил, приуроченных к дайке диабазов (13–19 мас. % экв. NaCl). В основании системы соленость растворов уменьшается до 9 мас. % экв. NaCl, что связывается с взаимодействием гидротермального раствора с вмещающими породами и разбавлением его морской водой. Температурный режим формирования кварцевых жил одинаков (270–330 °С), тогда как формирование барита происходило при более низких температурах (155–200 °С). В условиях невысокого давления в вулканогенных системах температуры минералообразования близки к температурам гомогенизации включений [Реддер, 1987].
Таким образом, важной особенностью флюидов, сформировавших исследуемую палеогидротермальную систему, являются повышенные концентрации в них солей (до 18.6 мас. % экв. NaCl) в барите и кварце из жил, приуроченных к дайкам диабазов и микрограносиенитов, что указывает на участие в минералообразовании магматогенного флюида. Для кварца из жил, развитых во вмещающих трахириолитах, соленость растворов составила 9–13 мас. % экв. NaCl.
 |
| Рис. 4. ^ Соотношение солености флюида во включениях и температур их гомогенизации в Аркаимской палеогидротермальной системе: I – кварц из жил в дайке микрограносиенитов; II – барит из сульфидно-баритовой жилы в дайке диабазов; III – кварц из жил в трахириолитах; IV – кварц золотоносных зон окварцевания и гематит-кварцевых пород Лисьх гор. SW – соленость морской воды при нормальных условиях (25 °С). |
По данным газовой хроматографии, газовый состав флюида, сформировавшего исследуемые сульфидно-кварцевые жилы, определяется преобладанием H2O, CO2, CH4 и незначительной концентрацией N2 (см. табл. 2). Максимальные концентрации H2O и CO2 присущи кварцу из жил в дайке микрограносиенитов. Из углеводородов обнаружен метан (1.7–4.6 ppm). Повышенные содержания метана наблюдаются в кварце из жил в трахибазальтах и трахириолитах.
Параметры флюидов Аркаимской гидротермальной системы сходны с таковыми для золото-кварцевых месторождений (Березовское, Кочкарское) Восточно-Уральской зоны [Бакшеев и др., 1998; Прокофьев, Спиридонов, 2005] – типичными представителями связанного с магматизмом рудообразования, что указывает на магматогенно-гидротермальную природу этой системы. Об этом также свидетельствует геологическая позиция оруденения и его пространственная связь с телами магматитов. Эти месторождения связаны с гранодиоритами и гранит-порфирами. Для них также характерны повышенные концентрации солей (8.4–17.0 и 6.3–15.7 мас. % экв. NaCl, соответственно), в солевом составе растворов преобладают NaCl c примесью MgCl2. Температуры растворов 180–400 °С.
Сравнительный анализ полученных данных с параметрами растворов флюидных включений в баритах из прожилково-вкрапленных руд месторождения Балта-Тау, и современных сульфидных построек «Венский лес» (бассейн Манус) и горы Франклин (бассейн Вудларк) Тихого океана выявил различия во флюидном режиме данных объектов. Соленость флюидов в них значительно ниже (2.7–7 % для построек бассейнов Манус и Вудларк, 3–4.7 % для Балта-Тау), что объясняется островодужной природой рудоносных структур [Бортников и др., 2004; Boyce et al., 2003; Симонов и др., 2006]. Каменноугольные отложения на изучаемой территории образовались в рифтовой обстановке в мелководном море [Зайков, 1999]. Формирование сульфидно-баритовых жил в исследуемой палеогидротермальной системе связано с глубинными магматогенными растворами.
заключение
На основании проведенных исследований сделаны следующие выводы:
- В палеогидротермальной системе Лисьи Горы андезибазальтового комплекса выделены зоны развития золотоносных сульфидно-кварцевых жил в подстилающих андезибазальтах и гематит-кварцевые породы с оксидно-марганцевой минерализацией в перекрывающих алевролитах. Аркаимская палеогидротермальная система в трахибазальт-трахириолитовом комплексе включает секущие сульфидно-кварцевые в трахибазальтах, трахириолитах и микрограносиенитах и галенит-баритовые жилы, приуроченные к дайкам диабазов.
- Установлено, что палеогидротермальная система Лисьи Горы формировалась при участии растворов преимущественно хлоридно-натриевого состава с преобладающими значениями солености 3–7 мас. % экв. NaCl. Зафиксировано увеличение концентраций солей в растворах в направлении от нижних уровней гидротермальной системы (золотоносные зоны окварцевания) к верхним (гематит-кварцевые породы), что связывается с влиянием магматогенной составляющей или преобразованием флюида в результате его взаимодействия с окружающими породами при подъеме к поверхности. Также установлено понижение температур растворов от 290 до 180 °С снизу вверх в системе. В палеогидротермальной системе Аркаимской соленость флюидов повышается от 9 мас. % экв. NaCl в кварцевых жилах из трахириолитов до 19 мас. % экв. NaCl в жилах кварца из даек микрограносиенитов и барите. Температуры растворов составляют 240–270 °С для кварца и 150–200 °С – для жил барита, связанных с дайками.
- Согласно данным газовой хроматографии и ИК-спектроскопии основными компонентами флюидных включений являются H2O, CO2, N2, также присутствуют углеводороды CH4, C5H12. Наблюдается тенденция увеличения содержаний H2O и CO2 и уменьшения концентраций углеводородов вверх по разрезу гидротермальных систем. Можно предположить, что формирование жил происходило при окислении первично восстановленного флюида. Установлено, что вода в кварце исследуемых жил, в основном, содержится в молекулярной форме. Содержание воды в форме гидроксильных групп Al-OH мало и составляет 0.3–3.5 ppm.
- Установлены черты сходства палеогидротермальной системы Лисьи Горы по солености, температурам гомогенизации включений и солевому составу растворов с колчеданоносными палеогидротермальными системами Западно-Магнитогорской металлогенической зоны и современными сульфидными постройками Атлантического и Тихого океанов, что указывает на сходство главной составляющей гидротермальных растворов в данных объектах – морской воды. Параметры растворов палеогидротермальной системы Аркаимской сходны с таковыми для золото-кварцевых месторождений Восточно-Уральской зоны. Высокая соленость растворов свидетельствует о глубинном источнике растворов, сформировавших данную систему.
В задачи дальнейших работ будет входить:
– установление закономерностей и эволюции формирования и зональности палеогидротермальных систем на различных уровнях среза вулканических комплексов;
– сопоставление результатов исследований с данными по месторождениям в риолит-базальтовых комплексах различных рудных районов (Урал, Алтай, Пиринеи) и современных рудообразующих систем;
– изучение типоморфных особенностей золота, его взаимоотношений с сульфидами и жильным кварцем;
– определение отличий гальмиролитических и гидротермальных отложений, что имеет не только теоретическое, но и практическое значение в связи с разработкой новых критериев прогнозирования колчеданного оруденения.
^ Список научных публикаций автора, включенных в ведущие рецензируемые научные журналы и издания, определенные Высшей Аттестационной Комиссией
Анкушева Н. Н., Зайков В. В. Физико-химические условия формирования придонных гематит-кварцевых построек Восточно-Магнитогорской палеоостровной дуги (Южный Урал) // Доклады АН, 2007. Т. 415. № 4. С. 524–527 (вклад автора 60 %).
Анкушева Н. Н. Флюидный режим формирования гидротермальной системы Аркаимского палеовулкана (Южный Урал) // Литосфера, 2008. № 4. С. (вклад автора 100 %).
^ ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Анкушева Н. Н., Котляров В. А. Сульфидно-баритовая минерализация в породах Аркаимского палеовулкана // Металлогения древних и современных океанов. Достижения на рубеже веков. Миасс: ИМин УрО РАН, 2004, Т. I. С. 303–309 (вклад автора 70 %).
Анкушева Н. Н., Зайков В. В., Юминов А. М., Новоселов К. А. Вулканизм и рудная минерализация на южном фланге Восточно-Магнитогорской палеоостровной дуги (Южный Урал) // Международное (X Всероссийское) петрографическое совещание «Петрография XXI века». Т. 3. Петрология и рудоносность регионов СНГ и Балтийского щита. Апатиты: ГИ КНЦ РАН, 2005. C. 27–29 (вклад автора 30 %).
Анкушева Н. Н., Юминов А. М. Золото Аркаимского трахибазальт-трахириолитового палеовулкана (Южный Урал) // Металлогения древних и современных океанов. Формирование месторождений разновозрастных океанических окраин. Миасс: ИМин УрО РАН, 2005. С. 26–31 (вклад автора 60 %).
Анкушева Н. Н., Зайков В. В. Вулканические бомбы в трахибазальтовых туфах Аркаимского палеовулкана (Южный Урал) // VI Всероссийские научные чтения памяти ильменского минералога В. О. Полякова. Миасс: ИМин УрО РАН, 2005. С. 46–53 (вклад автора 60 %).
Анкушева Н. Н. Юминов А. М. Условия образования барита Аркаимского палеовулкана (Южный Урал) // Уральский минералогический сборник № 13. Миасс: ИМин УрО РАН, 2005. С. 185–193 (вклад автора 70 %).
Анкушева Н. Н., Юминов А. М., Зайков В. В. Полезные ископаемые в карбоновых отложениях района заповедника Аркаим (Южный Урал) // Геология, полезные ископаемые и проблемы геоэкологии Башкортостана. Уфа: ГИН УНЦ РАН, 2006. C 10–15 (вклад автора 40 %).
Анкушева Н. Н., Зайков В. В. Условия формирования золотоносной гидротермальной системы «Лисьи горы» (по результатам изучения флюидных включений) // Годичное собрание Российского минералогического общества «Современные методы минералого-геохимических исследований как основа выявления новых типов руд и технологии их комплексного освоения». Санкт-Петербург: СПбГУ, 2006. С. 107–110 (вклад автора 60 %).
Анкушева Н. Н. Флюидный режим формирования гидротермальных систем Магнитогорской металлогенической зоны (по данным изучения флюидных включений) // Металлогения древних и современных океанов. Гидротермальные и гипергенные рудоносные системы. Т. 1. Миасс: ИМин УрО РАН. С. 38–46 (вклад автора 100 %).
Анкушева Н. Н., Юминов А. М. О рудоносных гидротермальных системах Магнитогорской металлогенической зоны: результаты изучения флюидных включений // Уральский минералогический сборник № 14. Миасс: ИМин УрО РАН, 2006. С. 105–128 (вклад автора 60 %).
Анкушева Н. Н. Условия формирования жильной рудной фации барит-полиметаллического оруденения Аркаимского палеовулкана (Южный Урал) // Металлогения древних и современных океанов – 2008. Рудоносные комплексы и рудные фации. Миасс: ИМин УрО РАН, 2008. С. 106–110 (вклад автора 100 %).
Ankusheva N. N., Zaykov V. V. “Physic-chemical forming conditions of seafloor hematite-quartz edifices from gold-bearing ore fields of the Magnitogorsk paleoisland arc (South Urals)” // 12th Quadrennial IAGOD Symposium. Moscow, 2006. P. 42 (вклад автора 60 %).
Ankusheva N. N. “Physics-chemical formation conditions of hydrothermal mineralization for paleozoic volcanoes on southern flank of Magnitogorsk paleoisland arc system (South Urals, Russia)” // MDSG 29th Annual Winter Conference. London: NHM, 2006. P. 58 (вклад автора 100 %).