Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Физико-химические условия и главные факторы формирования серебро-сурьмяного и олово-вольфрамового оруденения Базардаринского рудного узла

ВАК РФ 04.00.11, Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

Автореферат диссертации по теме "Физико-химические условия и главные факторы формирования серебро-сурьмяного и олово-вольфрамового оруденения Базардаринского рудного узла"

На правах рукописи

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И ГЛАВНЫЕ ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ СЕРЕБРО-СУРЬМЯНОГО И ОЛОВО-ВОЛЬФРАМОВОГО ОРУДЕНЕНИЯ БАЗАРДАРИНСК0Г0 РУДНОГО УЗЛА (Юго-Восточный Памир)

Специальность: 04.00.11 - геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений; металлогения

Автореферат Диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

НОВОСИБИРСК 1995

Работа выполнена в Институте геологии СО РАН

Научный руководитель; кандидат геолого-минералогических наук А.С.Борисенко

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических

наук, профессор В.И.Сотников кандидат геолого-минералогических наук О.Н.Косухин

Оппонирующая организация: Бурятский геологический институт

СО РАН, г. Улан-Уде

Защита состоится "20 " 95 г. в 14 час. на за-

седании диссертационного совета Л 002.50.05 при Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН, в конференц-зале.

Адрес: 630090, Новосибирск-90, Университетский просп., 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИГГМ СО РАН

Автореферет разослан " Ибл1у*Л 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного ^ ^

совета д.г.- м.н. ИЛС^ Ф.П.Леснов

Актуальность работы. Одной из важных и актуальных задач теории эндогенного рудообразования является получение максимально полной и достоверной информации о физико-химических условиях отложения руд. Важным источником такой информации являются флюидные включения в минералах, исследование которых внесло существенный вклад в решение, многих вопросов генезиса гидротермальных месторождений и разработки их генетических моделей. Однако, в подавляющем большинстве случаев исследование флюидных включений проводилось лишь на рудных уровнях гидротермальных месторождений, а полученные данные характеризовали лишь физико-химические условия отложения руд на тех или иных геохимических барьерах. Подрудные и надрудные уровни месторождений, как правило, не охватываются изучением. В связи с этим весьма важным представляется выбор таких объектов, на которых было бы возможно максимально полно изучить физико-химические параметры рудоотложения на разных уровнях рудообразующих систем, включая подрудные, где условия для рудоотложения еще не достигались, рудные - уровни рудоотложения и надрудные, где дренировались в основном уже отработанные растворы. Одним из таких уникальных объектов является Базарда-ринский рудный узел (Юго-Восточный Памир) с серебро-сурьмяным и олово-вольфрамовым оруденением, где в условиях резко расчлененного рельефа в современном эрозионном срезе (более 1500 м) доступны для изучения разные уровни гидротермальных рудообразующих систем. Эти месторождения относительно хорошо изучены, особенно минеральный состав руд и последовательность их формирования. Исследование таких месторождений позволило бы проследить эволюцию физико-химических параметров рудоносных растворов в течение отдельных стадий минералообразования от глубоких горизонтов к поверхности и обоснованно подойти к выявлению главных факторов рудоотложения, разработке физико-химических критериев оценки глубины эрозионного среза рудных жил, выработке комплекса физико-химических критериев поиска рудных жил и разбраковки их рудных и безрудных разностей.

Информация о эволюции физико-химических параметров рудоносных флюидов в пространстве зон рудоотложения серебро-сурьмяных и олово-вольфрамовых месторождений имеет большое значение при построении генетических моделей рудных месторождений. В этом аспекте интересна проблема пространственно-временных соотношений

оловянного и серебряного оруденений, тесно ассоциирующих во многих оловорудных провинциях мира и входящих в единые последовательно формирующиеся ряды рудных формаций: Sn-W (грейзеновая) -» Sn, Fe, As -»■ Си, Pb, Zn FeC03, CaF2, Ag.Sb (Серебро-сурьмяная..., 1982). Такая последовательность развития и тесная пространственная совмещенность оруденения этого ряда может означать наличие общих закономерностей формирования и генетической связи процессов образования отдельных его членов. Сопоставление физико-химических условий образования олово-вольфрамовых и серебро-сурьмяных месторождений может явиться одним из путей решения этой проблемы.

Работа выполнялась согласно плану НИР института, а с 1995 г. при поддержке гранта РЗФИ N 95-05-15572.

Цель работы: изучение флюидного режима гидротермальных ру-дообразующих систем, формировавших серебро-сурьмяное и олово-вольфрамовое оруденение Базардаринского рудного узла.

Основные задачи исследования

1. Изучить физико-химические условия формирования эндогенного оруденения Базардаринского рудного узла;

2. Проследить эволюцию физико-химических параметров минера-лообразования в ходе стадийного развития рудообразующих систем, формирующих серебро-сурьмяное и олово-вольфрамовое оруденение;

3. Изучить изменение состава и концентрации рудообразующих растворов на разных уровнях (подрудном, рудном и надрудном) гидротермальных рудообразующих систем и выявить главные физико-химические факторы отложения руд;

4. Оценить металлоносность рудообразующих флюидов и проследить изменение концентрации рудных элементов в пространстве и времени;

5. Разработать методику, позволяющую использовать возможности рентгеноспектрального микроанализатора для исследования состава растворов флюидных включений.

Защищаемые положения

1. Серебро-сурьмяное оруденение Базардаринского рудного узла формировалось при температурах 280^50 °С и участии высококонцентрированных до 38 мас.% хлоридных (NaCl, KCl, CaCl2, FeCl2) растворов с метан-азотно-углекислотной газовой фазой. Продуктивные парагенезисы отлагались в интервале температур 220-150 °С из

растворов переменной концентрации от 10 до 34 мае. 7.. Формирование олово-вольфрамового оруденения происходило при температурах 350-190 °С из хлоридных (NaCl, KCl, СаС1г, FeCl2) растворов переменной концентрации от 1,5-19 мас.% и до 32 мас.% с метан- азотно-углекислотной газовой фазой. Отложение рудных параге-незисов происходило в интервале температур 350-280 °С.

2. Формирование богатых серебро-сурьмяных и олово-вольфрамовых руд связано с поступлением в зону рудоотложения высоко металлоносных эндогенных флюидов, фиксирующихся лишь на подрудных уровнях изученных месторождений. Металлоносность их определялась высокими концентрациями Fe - 62 г/кг, Ag , Мп и Си - до 1 г/кг, - для серебро-сурьмяных месторождений и Fe - 19 г/кг, W - 1,5 г/кг , Си - до 2,6 г/кг - и других элементов для олово-вольфрамовых месторождений.

3. Главными физико-химическими факторами формирования серебро-сурьмяного оруденения явились снижение температуры и концентрации хлоридов в рудообразующих растворах, олово-вольфрамового оруденения - снижение температуры и рост окислительно-восстановительного потенциала. Реализация этих факторов происходила при смешении металлоносных высококонцентрированных хлоридных растворов со слабоминерализованными водами экзогенного происхождения.

4. На основе различий физико-химических условий формирования минеральных парагенезисов на подрудном, рудном и надрудном уровнях серебро-сурьмяных месторождений возможна оценка глубины эрозионного среза рудных жил.

Научная новизна

1. Разработана методика количественного анализа солевого состава растворов флюидных включений, которая позволяет определить в них широкий круг элементов. Она основана на совместном применении методов криометрии и микрорентгеноспектрального анализа. Первый позволяет установить состав и концентрацию преобладающих солей в растворах, второй - истинные соотношения растворенных компонентов, концентрация которых может быть рассчитана с учетом данных криометрического анализа.

2. Применение комплекса современных методов исследования флюидных включений(рамановская спектроскопия, лазерно-спектраль-ный и микрорентгеноспектральный анализы) позволило впервые дос- 3 -

таточно полно изучить состав минералообразующих флюидов серебро-сурьмяных и олово-вольфрамовых месторождений Базардаринского рудного узла. Показаны сложность и многокомпонентность состава минералообразующих флюидов, которые представлены водными растворами, содержащими NaCl, KCl, СаС1г, FeCl2, СО2, N2. СН4 и характеризующихся присутствием целого ряда рудных элементов Fe, Мп, Си, Ag, W, Ва, 2n, Sr. При этом установлено, что флюиды собственно рудных стадий отличаются от растворов предрудных и пострудных стадий минералообразования прежде всего высоким содержанием рудных элементов, высокой концентрацией хлоридов, что в большей степени характерно для серебряных месторождений, а также низким окислительно'-восстановительным потенциалом, р чем говорит присутствие в их составе СН4 и Fecl2-

3. Исследование флюидных включений в минералах последовательно кристаллизующихся минеральных парагенезисов на разных уровнях рудных жил(подрудный, рудный, надрудный) позволило проследить эволюцию, флюидного режима формирования серебро-сурьмяного и предшествующего ему олово-вольфрамового оруденения.

4. Установлены основные факторы рудоотложения. На олово-вольфрамовых месторождениях к ним относятся повышение окислительно-восстановительного потенциала и понижение температуры минералообразующих флюидов. На серебро-сурьмяных месторождениях основными факторами рудоотложения являются снижение концентрации хлоридов в минералообразующих растворах и понижение их температуры.

Практическая значимость

1. Выявленные особенности физико-химкчеи1-лх условий минералообразования на подрудном, рудном и надрудном уровнях изученных месторождений позволяют разработать комплекс термобарогеохими-ческих критериев оценки эрозионного среза рудных тел, разбраковки рудных и безрудных жил и определения их потенциальной рудо-носности.

2. Успешное применение, в ходе настоящего исследования комбинации криометрического и микрорентгеноспектрального методов анализа, показало большие возможности использования микрорентгеноспектрального анализа для изучения состава растворов флюидных включений. Простота, доступность и относительная экспрессность этой методики позволят широко внедрить ее в практику термобаро-

метрических исследований.

3. Полученные данные о физико-химических условиях формирования серебро-сурьмяных и олово-вольфрамовых месторождений являются надежной базой для разработки их генетических моделей.

Апробация работы и публикации

По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе монография "Серебро-сурьмяная рудная формация". Основные результаты исследований докладывались на VII Всесоюзном совещании по термобарогеохимии г. Львов. 1985 г.; Всесоюзном совещании 'Тене-тические модели эндогенных рудных формаций" г. Новосибирск, 1985 г., конференции 'Теология и разведка недр МНР" г. Улан-Батор, МНР, 1989 г. и др.

Объем работы

Диссертация состоит из 4 глав, Введения и Заключения, имеет объем 223 страницы, 20 таблиц(включая таблицу в приложении), 46 иллюстраций. В списке литературы 134 наименования.

Фактический материал к методы исследования

В основу работы положен фактический материал, собранный автором во время полевых исследований в 1985-1991 г.г. на Ag-Sb и Зп-W месторождениях Памира, а также Горного Алтая и Монголии.

В ходе работы методами криометрии и гомогенизации, рама-новской спектроскопии, лазерно-спектрального анализа, микрорент-геноспектрального анализа, а также с помощью сканирующего электронного микроскопа исследованы флюидные включения в 350 прозрачных пластинках, изготовленных из образцов руд серебряных и оловянных месторождений и магматических пород. Всего было изучено методами криометрии и гомогенизации около 900 флюидных включений; методом раман-спектроскопми исследована газовая фаза более чем в 100 флюидных включениях; с помощью лазерно-спектрального анализа выполнено 34 определения; микрорентгеноспектральным анализом изучено около 40 флюидных включений. Значительный объем исследований был выполнен при криометрическом изучении водно-солевой системы содержащей FeCl2 и разработке методики определения состава растворов флюидных включений с помощью микрорентгенос-пектрального анализа.

Проведению исследований содействовали: к.г.-м.н. Л.Н.Поспелова, к.т.н. Ю.М.Ишков, А.П.Шебанин, а также Г.Э.Дашкевич, н.н.Крук, А.В.Титов. Различные аспекты работы обсуждались с

д.г.-м.н. А.А.Оболенским, д.г.-м.н. В.И.Сотниковым, д.г.-м.н. В.И.Лебедевым, д.г.-м.н. Г.А.Владимировым, к.г.-м.н. В.И.Васильевым, к.г.-м.н. В.П.Чупиным, к.г.-м.н. Г.Г.ПаЬловой, к.г.-м.н. К.З.Стельмоченком, Н.К.Морцевым. Автор признателен всем перечисленным лицам, а также сотрудникам лаборатории гидротермального рудообразования и металлогении ОИГГМ СО РАН, оказавших помощь в проведении исследований и оформлении работы. Автор искренне благодарен научному руководителю А.С.Борисенко за постоянное внимание и помощь на всех этапах работы.

Глава 1. Особенности металлогении Южного Памира и геологического строения Базардаринского рудного узла

Шный Памир, в юго-восточной части которого находится Ба-зардаринский рудный узел, представляет собой сложное складча-то-глыбовое сооружение с длительной, полицикличной историей развития и входит в состав киммерийских образований Альпийско-Гима-лайского подвижного пояса(Материков, Павловский, 1970). В его пределах выделяются несколько структурно-формационных зон : Центрально-Памирская, Рушано-Пшартская , Юго-Западная , Юго-Восточная. Эти зоны резко отличаются по набору структурно-вещественных комплексов, возрасту, специфике магматизма и металлогении (Левен, 1967; Бархатов, 1963; Буданов, 1964; Индосиннийский магматизм. .. , 1991).

Основные проявления ведущих типов эндогенного орудене-ния Кйшого Памира(А£-5Ь и месторождения) сосредоточены в пределах Токузбулак-Базардаринской металлогенической зоны (Тю-тин, 1990), протягивающийся в северо-восточном направлении почти на 250 км и пересекающей все структурно-формацжшные зоны от Юго-Западной до Центральной. Распределение оруденения в Токузбулак-Базардаринской металлогенической зоне носит ясно выраженный узловой характер. Наиболее четко обособляются Токузбулакский, Базардаринский, Марджанайский рудные узлы в Юго-Западной зоне, Бугучиджилгинский на стыке Юго-Восточной, Рушано-Пшартской и Центральной. Эти рудные узлы существенно отличаются по набору типов оруденения, развитого в их пределах.

Эндогенное оруденение Базардаринского рудного узла образует зональный, изометричной формы очаговый ареал , центр которого

совпадает с положением Базардаоинского гранитоидного массива. Олово-вольфрамовое оруденение располагается во внутренней зоне, тяготея к экзо- и эндоконтакту массива. Серебро-сурьмяная минерализация, локализованная в субмеридиональных разрывах, занимает сходное положение, но тяготет к внешней зоне ареала эндогенного оруденения. В целом, Базардаринский рудный узел может служить примером типичной совмещенности серебро-сурьмяного и олово-вольфрамового оруденения, характерной для многих оловорудных провинций мира.

Глава 2. Олово-вольфрамовое и серебро-сурьмяное оруденение Базардаринского рудного узла

Изучению физико-химических параметров рудообразования предшествовало детальное изучение минералогии руд, стадийности их образования и эндогенной зональности размещения минеральных па-рагенезисов, относящихся к различным стадиям мнералообразования. Это позволяет проследить особенности развития различных минеральных парагенезисов по падению и простиранию рудных жил, а также дает возможность, на основании изучения флюидных включений в одновозрастных генерациях минералов, реконструировать физико-химические параметры минералообразуюпдах флюидов как по стадиям минералобразования, так и в объеме зоны рудоотложения.

При изучении гидротермальных образований Базардаринского рудного узла наиболее детально удалось исследовать минеральный состав и стадийность формирования серебро-сурьмяного оруденения (Павлова и др., 1990). Установлено, что серебряное оруденение Базардаринского рудного узла характеризуется отчетливо проявленной эндогенной зональностью, которая прослеживается как по вертикали, так и по простиранию рудоносных структур. Она выражается в направленном изменении минерального состава руд, химического состава отдельных минералов и их количественных соотношений. К северу и югу от рудоконтролирующего Акджилгинского разлома в пределах рудовмещающих разрывных структур интенсивность оруденения заметно падает. К флангам этих структур наблюдается переход серебро-сурьмяного оруденения в серебро-свинцовое - по периферии ареала в рудах заметно снижается количество сурьмяных сульфосо-лей РЬ, Си, А^, вместо которых появляются простые сульфиды (га-

ленит, сфалерит, халькопирит).

С меньшей детальносью удалось изучить стадийность минерало-образования на олово-вольфрамовых проявлениях. Особенно это касается ранних стадий минералообразования. Тем не менее последовательность формирования минеральных ассоциаций в редкометалль-ных рудных жилах установлена также вполне определено. Эндогенная зональность олово-вольфрамовой минерализации выражается в смене высокотемпературной кварц-слюдисто-топазовой (с касситеритом или без него) минеральной ассоциации низкотемпературными кварц-вольфрамит-касситеритовой с арсенопиритом и халькопиритом и кварц-хлорит-сульфидной (с касситеритом) по направлению от внутренних частей гранитоидного массива к эндоконтакту и затем к экзоконтактовой зоне. Проявление подобной зональности в общем случае, определяет размещение минеральных типов олово-вольфрамового оруденения в зависимости от положения по отношению к контакту гранитоидного массива.

Глава 3. Методы и результаты термобарогеохимических исследований эндогенного оруденения Базардаринского рудного узла

Для получения максимально полной информации о физико-химических условиях формирования эндогенного оруденения Базардаринского рудного узла был применен комплекс различных методов термобарогеохимических исследований: гомогенизация, криометрия, расчет давления минералообразующих растворов, рамановская(КР) спектроскопия, газовая хроматография, лазерный микроспектральный анализ и другие. Каждый из них позволяет, с той или иной полнотой, получить информацию о параметрах минералообразующих сред, законсервированных во флюидных включениях. Однако, методики с помощью которой можно достаточно полно изучить солевой состав растворов включений не было разработано. Б связи с этим нами была предпринята попытка использовать для этой цели микрорентге-носпектральный анализ. С помощью рентгеноспектрального микрозонда возможно определение широкого круга элементов в том числе и рудных. Применению этого метода препятствует целый ряд методических проблем, главными из которых явились:

- невозможность определения на микрозонде содержания воды во флюидных включениях, что не позволяло соотнести количества

растворенных солей и воды в анализируемых индивидуальных включениях и рассчитать истинную концентрацию растворенных компонентов;

- трудности, связанные с полным извлечением микроколичеств раствора флюидных включений;

- сложности преобразования извлеченного из включения раствора в препарат пригодный для анализа на микрозонде.

. Для преодоления первой из них использовался комбинированный метод, основывающийся на криометрическом и микрорентгеноспект-ральном анализе флюидных включений. Первый позволяет установить состав и концентрацию преобладающих солей в растворах (Борисен-ко, 1977), второй - истинные соотношения растворенных компонентов, концентрация которых может быть рассчитана, исходя из данных криометрического анализа. В целом, идеология используемого метода сходна с методикой Т.Цуи и Г.Холланда (1979) лазер-но-спектрального анализа флюидных включений, но отличается другим аналитическим окончанием и применением более совершенных приемов криометрического анализа ври определении концентрации одного из преобладающих компонентов.

Две другие методические проблемы были решены в процессе разработки технологии вскрытия включений под микроскопом, извлечения раствора и приготовления из него препарата, удовлетворяющего требованиям микрозондового анализа. Экспериментально была определена следующая последовательность операций при изучении флюидных включений предлагаемым методом: отбор включений и подготовка препарата к анализу; криометрическое исследование растворов включений и определение концентрации одного или нескольких преобладающих солевых компонентов; вскрытие включения и получение гомогенного солевого остатка, пригодного к изучению на микрозонде; микрорентгеноспектральный анализ солевого остатка; расчет концентрации элементов по данным криометрического изучения растворов и микрорентгеноспектрального анализа солевых остатков.

Для анализа этим методом пригодны рядовые по размеру включения (не менее 10 мкм) в кварце, карбонатах, флюорите, барите и других прозрачных минералах. В препарачах (полированные пластинки, спайные выколки) они должны быть расположены обособлено и вблизи поверхности, что определяется условиями их вскрытия. При необходимости анализируемое включение выводится на расстояние

10-20 мкм от верхней поверхности препарата. Минимальные размеры включений, пригодных для анализа, во многом определяются концентрацией растворов и возможностью получения необходимого количества солевого остатка.

Криометрическое исследование растворов включений предшествует их вскрытию и предполагает определение в них одного или нескольких солевых компонентов. Как правило , к таким компонентам относится КаС1, присутствующий практически во всех типах гидротермальных растворов, а также СаС1г и КС1. Процедура крио-метрического анализа в рамках рассматриваемого комбинированного метода существенно облегчается тем, что последующий микрорентге-носпектральный анализ солевого остатка позволяет уверено определить тип водно-солевой системы, преобладающие солевые компоненты и их количественные соотношения. Это способствует более надежному и точному определению концентрации преобладающих солей в растворах флюидных включений.

Процедура получения пригодного для анализа на микрозонде солевого остатка раствора флюидного включения сводится к его разгерметизации и полному переводу на поверхность препарата содержимого включения с образованием гомогенной микрокапли солевого агрегата. Для этого,включение предварительно нагревается до температуры гомогенизации и выдерживается в этих условиях некоторое время для растворения твердых фаз и вещества,отложившегося на стенках вакуоли. Так как вскрытие включений протекает при повышенных температурах (200-300 °С), то изливающийся раствор мгновенно теряет растворитель и газовые компоненты, а на поверхности препарата остается капля гомогенного солевого стекла или тонкозернистый агрегат солей. Такой препарат после покрытия углеродной пленкой становится пригодным для микрорентгеноспект-рального анализа.

Анализ солевого остатка на микрозонде позволяет с необходимой точностью определить в нем содержание широкого спектра элементов, находившихся в растворе флюидных включений, в том числе Иа, К, Са, Мв, Ва, Зг, Ге, Б, С1, а также рудных элементов Мп, РЬ, Си, 2п, Ае и других, концентрация которых превышает уровень чувствительности микрорентгеноспектрального анализа (табл.1). Полученные на этой основе данные о составе солевого остатка отражают реальные соотношения элементов во флюидных включениях и

Содержание элементов в растворах флюидных включений по данным микрорентгеноспектрального анализа солевых остатков

Таблица 1

Содержание элементов в растворах флюидных включений (г/кг) Общая

N обр. -концентр.

С1 Ыа К Са Ре Мп Ва Зг гп А г (г/кг)

Ад-5Ь минерализация

Л 1 -52 37,6 25,7 0,8 11,8 - 3,9 - - - 0 0,2 130

2 1 -52 90 26 1,2 10,2 - 2,5 - - - 0 0,1 130

3 1 -52 79,1 28,6 0,7 12,7 4,4 3,49 0,21 0,27 0,42 0,11 - 130

4 1- -52 68 45,7 0,64 7,2 5,9 1,86 0,14 0,19 0,35 0,02 - 130

5 1- -225 196 69 34,2 13,4 9,2 36,9 2,6 2 0,4 0,5 - 365

6 1- -225 205 28,9 28,9 13,1 42,9 41,2 3,18 0,81 0 1,01 - 365

7 1 -225 181 110 16,2 6,1 - 50,7 - - - 0,8 0 365

Зп-Ш минерализация

8 1-136 96, ,9 63, ,2 3,5 4, ,2 - 1, ,9 - - 0 0,3 170

9 1-145 28, ,2 24, ,5 10,2 3, ,1 5,34 7, ,7 0, ,5 0,2 0,06 0,2 80

10 1-145 36, ,8 32, ,2 3,1 2, ,6 3,3 1, ,6 0, ,2 0,1 0,02 0,08 - 80

11 1-158 48, ,9 41, ,9 4,1 5, ,5 4,6 0, ,6 0, ,1 0,02 0 0,03 - 80

12 1-158 40, ,8 30, ,9 3,42 0, ,45 3,7 0, ,54 0, ,09 0,02 0,05 0,03 - 80

13 1-80 94, ,98 49, ,84 4,42 6, ,8 - 1, ,38 - - - 160

Примечание: в последней колонке концентрация растворов флюидных включений, определенная методом криометрии.

являются основой для пересчета их истинных концентраций в растворах через концентрацию одного из них , определенную методом криометрии. Вместе с тем существует еще целый ряд методических проблем, связанных со сложностью технологии вскрытия включений, потерей легколетучих компонентов, определения С1, Вг и некоторых других элементов на микрозонде и т.д., решение этих проблем требует проведения дальнейших исследований.

Изучение флюидных включений в минералах руд серебро-сурьмяных и олово-вольфрамовых месторождений Базардаринского рудного узла позволило получить достаточно полную информацию о солевом и газовом составе законсервированных во включениях реликтов мине-ралообразующих растворов и РТ параметрах их захвата, благодаря чему оказалось возможным реконструировать физико-химические условия формирования эндогенного оруденения Базардаринского рудного узла.

Глава 4. Физико-химические условия формирования олово-вольфрамовых и серебро-сурьмяных руд Базардаринского рудного узла

Исследования флюидных включений в минералах олово-вольфрамовых руд показало:

1. Формирование рудных жил происходило при температурах от 350 °С до 190 °С из гидротермальных хлоридных флюидов сложного состава, в которых преобладали Nací, КС1, СаС1г, C0¿, СН4 и N2.

2. Минералообразующие флюиды топаз-слюдисто-касситеритовой грейзеновой, касситерит-вольфрамитовой и кварц-арсенопиритовой стадий (минеральными парагенезисами этих стадий сложен основной объем рудных жил), отличались невысокой концентрацией солей, изменявшейся от 1,5 до 19 масс. 7.. Повышенными концентрациями хлоридов до 32 масс.7. характеризуются лишь минералообразующие флюиды поздней хлорит-касситерит-сульфидной стадии (рис.1).

3. Минералообразующие флюиды, кроме преобладающих в их составе хлоридов Na, К, Са, Fe, содержали Cu, W, Sr, Ва, Мп, БКтабл. 1, 2). Повышенные содержания меди и вольфрама отмечаются лишь на подрудном уровне зоны рудоотложения(табл. 2).

4. Минералообразование происходило4в восстановительной обстановке, так как минералообразующие флюиды содержали метан и

Рис. 1. Концентрация растворов и температура гомогенизации флюидных включений в минералах месторождений Базардаринско-го рудного узла.

двухвалентное железо в виде ГеС1г.

5. Сравнение физико-химических параметров флюидов, формировавших оловянное оруденение, с параметрами магматических флюидов, отделявшихся от расплавов при кристаллизации топаз-протоли-тионитовых гранитов оазардаринского комплекса, выявляет сходство их солевого состава и состава газовой фазы, а также близость величины отношения Са/К: 0,1-1,7 для флюидов Бп-И оруденения и 0,7-2,3 для флюидов топаз-протолитионитовых гранитов.

6. По своим физико-химическим параметрам формирования Бп-У грейзеново-жильное оруденение Базардаринского рудного узла сопоставимо с аналогичной минерализацией других оловорудных провинций.

Несмотря на определенные методические трудности при изучения руд олово-вольфрамовых месторождений методами термобарогео- . химии, удалось, в общих чертах, проследить эволюцию физико-хими-

Таблица 2.

Физико-химические параметры минералообразующих флюидов вольфрамит-касситеритовой стадии месторождения Трезубец

Уровень зоны рудоотло-жения

Т °С

| Общая | Рудные элем, г/кг

I | (по данным лазерного ми-

Iконцен- |кроспектрального анализа

I трация 1-1-1-

I (мае. Z) | Fe | Си | W

jCOg N2+CH4

Надрудный

Рудный

Подрудный

150-270 11-32 250-330 6-19 >350 3-10

<100

14 0,03 - 16,6 5-19 0,1-2,6 0-1,5 6,3

ческих параметров минералообразования по стадиям гидротермального процесса. Температура флюидов понижается от 350 °С и более на ранних стадиях до 200 °С и ниже на поздних стадиях. Концентрация солевых компонентов (NaCl, KCl, Сайг) в минералообразующих флюидах имела тенденцию к возрастанию от ранних стадий минералообразования к поздним и изменялась от 1,5-19 до 32 вес.%, при этом наибольшие флуктуации концентрации отмечаются для периодов кристаллизации рудных минеральных ассоциаций. Минералообразуюпще флюиды касситерит-вольфрамитовой и кварц-арсенопиритовой стадий были обогащены Fe (до 19 г/кг) и содержали Си и W (до 1 г/кг).

Контрастного изменения состава газовой фазы флюидных включений по стадиям рудного процесса не прослеживается.

Исследование закономерностей изменения физико-химических параметров минералообразующих флюидов в пространстве зоны рудо-огложения олово-вольфрамового месторождения Трезубец(табл. 2) приводит к следующим выводам:

1. Температуры флюидов при формировании Sn-W руд, судя по температурам гомогенизации флюидных включений в кварце рудных жил месторождения и характеру размещения различных типов 3n-W

минерализаций относительно контакта Вазардаринского массива, понижаются в направлении от внутренних частей массива к его контакту с вмещающими породами.

2. От подрудного к рудному и надрудном уровню на месторождении Трезубец концентрация хлоридов в минералообразуюших флюидах вольфрамит-касситеритовой стадии возрастает от 3-10 до 11-32 масс. I.

3. Максимальные содержания рудных элементов во флюидах характерны для нижних горизонтов месторождений, соответствующих подрудному уровню зоны рудоотложения.

4. Наблюдается отчетливое снижение мольной доли СН4 и N2 и нарастание доли СО2 в газовой составляющей минералообразующих . флюидов от нижних горизонтов к верхним.

Главными факторами отложения концентрированных олово-вольфрамовых руд являются повышение окислительно-восстановительного потенциала (повышение СОг /СН4) и снижение температуры гидротермального раствора. Одной из причин этого является смешение глубинных рудоносных растворов с экзогенными водами. Это предположение согласуется с данными по изотопному составу кислорода минералов оловянных руд (Комплексное исследование..., 1992). свидетельствуют« о некотором облегчении кислорода минералообразующих растворов, особенно на заключительных стадиях процесса, что может быть связано с подтоком изотопнолегких экзогенных вод.

Результаты исследования флюидных включений в минералах серебряных руд Вазардаринского рудного узла приводит к следующим выводам:

1. Формирование сидеритовых жил с серебро-сурьмяным оруде-нением присходило при температурах.ниже 280 °С, рудные парагене-зисы кристаллизовались при 220-150 °С.

2. Концентрация солей в минералообразующих растворах варьировала от 38 до 1 мас.%, среди них преобладали NaCl, СаС1г,. KCl, а также FeCl2 и L1C1. Кроме того, в растворах установлено присутствие Ва, т, Си и Ag.

3. В составе газовой фазы наряду с углекислотой в меньших количествах отмечаются азот и метан, наличие последнего наряду с присутствием FeCl2 в составе растворов включений свидетельствует о восстановленном характере флюидов.

4. Устанавливается направленная эволюция физико-химических

Концентрация р-ра ВпасУ. Концентрация р-рабмасХ;

Рис. 2. Изменение концентрации растворов и температур гомогенизации флюидных включений в минералах серебро-сурьмяных месторождений Базардаринского рудного узла в последовательности их отложения; к-2,3,4 и ф-1,2,3,4 последовательно кристаллизующиеся генерации кварца и флюорита.

параметров гидротермального процесса во времени, что выражается в снижении температуры и концентрации минералообразующих растворов и изменении их состава.

5. Минералообразущие флюиды серебро-сурьмяных месторождений по концентрации и составу солевых компонентов, величине отношения Са/К(8,5-14,8) и восстановительному характеру обнаруживают сходство с флюидами, отделявшихся от щелочно-базальтоидных магматических расплавов(Са/К 8,5-62).

6. По физико-химическим параметрам минералообразования серебро-сурьмяное оруденение Базардаринского рудного узла сопоставимо с аналогичной минерализацией Юго-Восточного Алтая, Северо-Западной Монголии, Западного Верхоянья, Тянь-Шаня, Западных Карпат и др. регионов(Борисенко и др, 1985; Лебедев и др., 1985; Оболенский и др.,1989; Серебро-сурьмяная..., 1992).

Изучение изменения физико-химических параметров минералообразующих флюидов серебро-сурьмяных месторождений по стадиям показывает:

1. Температуры минералообразующих флюидов в ходе стадийного процесса формирования А^-ЗЬ руд понижались от ранних стадий к поздним (рис. 2).

2. Наибольшей концентрацией хлоридов от 29 до 38 вес.% и выдержанностью по составу обладали флюиды сидерит-тетраэдритовой стадии(кварц-2,3; флюорит-1,2), флюиды более поздних стадий характеризуются в целом более низкой концентрацией(рис. 2),

3. Наиболее высокие концентрации рудных элементов содержали флюиды, отлагавшие рудные минеральные парагенезисы в течении сидерит- тетраэдритовой стадии: железо до 62 г/кг, медь до 1,1 г/кг. По результатам лазерного микроспектрального анализа флюидных включений содержание серебра в растворах этой стадии достигает 15 г/кг, по данным микрорентгеноспектрального анализа - до 0,2 т/кг. Значение этого параметра, находящиеся в пределах 0,п-1 г/кг, более вероятно, так как согласуется с известными данными по растворимости этого элемента в хлоридных растворах (рис. 3).

4. Судя по относительному содержанию углекислоты, метана и содержанию РеС1г в растворе включений наибольшей восстановлен-ностью обладают флюиды сидерит-тетраэдритовой стадии. Представляется, что эти флюиды наиболее близки к исходным рудоносным растворам.

Таблица 3.

Физико-химические параметры минералообразующих флюидов сидерит-тетраэдритовой стадии на месторождениях Акджилгинского рудного поля.

1 1 1 1 | Общая | Рудные элем, г/кг

Абсолют-| | концен- | (по данным лазерного ми-

ная | 1 °С I трация | кроспектрального анализа) СО?.

высота | | (мае. %)Н 1 1 N2+^4

1 1 1 1 1 1 Ре | Си | Ав | I

Надрудный уровень 4900 М <100 <10 - - - 17-32

Рудный уровень

4500 М 140-230 6-35 3,6-9,5 0,0004-1,1 2,7 18

Подрудный уровень

4200 ы 180-235 13-35 9-14 0,02-0,09 0,2-1,1 1 4,4

(9,7-15)

3800м 210-280 9-38 37-62 0,1-0,2 1,5-3,5 1,4-2,5

Рассмотрение изменения физико-химических параметров минералообразующих флюидов в объеме зоны рудоотложения Ае-БЬ месторождений (табл. 3) приводит к следующим выводам:

1. При формировании Ай-БЬ минерализации прослеживается снижение температур кристаллизации минеральных парагенезисов от глубоких горизонтов к верхним.

2. Концентрация солей во флюидах ранней кварцевой и собственно рудной сидерит-тетраэдритовой стадий изменяется незначительно по вертикали и латерали зоны рудоотложения, уменьшаясь сообразно снижению температуры флюидов, лишь на верхних горизонтах происходит ощутимое падение температуры и снижение концентрации этих минералообразующих флюидов. Флюиды поздних стадий, напротив, характеризуются заметным снижением концентраций солей

как по вертикали, так и в стороны от рудоконтролирующего Акджил-гинского разлома.

3. На подрудном уровне в составе газов, растворенных в ми-нералообразующих флюидах, относительно больше азота и метана, чем на верхних горизонтах. По мере приближения к поверхности доля азота и метана в газовой составляющей флюида уменьшается.

4. Высокие концентрации рудных элементов характерны только для флюидов на глубоких горизонтах месторождений, соответствующих подрудному уровню зоны рудоотложения(табл. 3).

Согласно экспериментальным исследованиям и термодинамическим расчетам (Левин, 1987 и др.) основной формой миграции серебра в хлоридных растворах является комплекс AgCl2_, концентрация которого во многом определяется температурой и содержанием хлора в растворе. Содержание серебра в гидротермальном растворе может быть весьма высокой при тех РТХ параметрах минералообразования, которые существуют на входе в зону рудоотложения. Л.В.Гущиной по данным К.Г.Левина (1987) рассчитана растворимость комплекса AgCl2- в зависимости от температуры и содержания хлоридов в растворе (Комплексное исследование.... 1993). Это позволило обозначить область отложения минералов серебра для реальных гидротермальных растворов (рис. 3). Из этих расчетов следует, что растворы с разной исходной концентрацией хлоридов будут отлагать минералы серебра при разных температурах по мере ее снижения. Сравнение этих расчетных данных с реальными РТХ параметрами минералообразования в зоне рудоотложения приводит к выводу о том, что температура и концентрация растворов на подрудном уровне обеспечивали высокую растворимость Ag и его миграцию (табл. 3). Растворы рудного уровня по РТХ параметрам попадают в область снижения концентрации комплекса Ag€l2~ от 1-1СГ2 до 1-1СГ4 моля и отложения минералов серебра. Параметры минералообразования надрудной зоны соответствуют условиям, неблагоприятным для переноса Ag.

Таким образом, данные термобарогеохимических исследований РТХ параметров формирования серебряных руд Базардаринского рудного узла хорошо согласуются с экспериментальными данными и свидетельствуют, что главными физико-химическими факторами концентрированного рудоотложения явилось снижение температуры и концентрации хлоридов в рудоносных растворах. В геологическом отно-

Концентрация растдора ВмасХ МаС£

Рис. 3. Физико-химические условия (температура - концентрация растворов) отложения рудных и безрудных парагенезисов в рудных серебро-сурьмяных месторождений Базардаринского рудного уз-ла(Комплексные исследования..., 1992); условные обозначения: 1 -подрудный уровень; 2 - рудный уровень(богатые и бедные руды); 3 - надрудный уровень или пострудные парагенезисы. Линии отвечают растворимости серебра в виде комплекса А^С12~ - 1-Ю-2 моля и 1-Ю-4.

I

шении эти факторы реализуются при смешении глубинного рудоносного флюида с холодными, слабоминерализованными экзогенными водами. Область их смешения (уровень рудоотложения) явилась геохимическим барьером, на котором происходило разрушение хлорвдных комплексов серебра и формирование серебряных руд. Причем, конт-

растность такого геохимического барьера во многом будет зависеть от степени разбавления исходных рудоносных растворов экзогенными водами. Этот важный генетический факт позволяет использовать комплекс данных термобарогеохимического исследования серебряных руд (Т°, Ссъ СОг /СН4 и т.д.) в качестве поисковых критериев, оценки потенциальной рудоносности и глубины эрозионного среза слабо изученных сидеритовых, сидерит-флюоритовых и сидерит-баритовых жил.

Заключение

Комплексное применение методов гомогенизации, криометрии, раман-спектроскопии, лазерно-микроспектрального анализа индивидуальных включений , а также исследования на рентгеноспектраль-ном микрозонде солевых остатков растворов индивидуальных флюидных включений в минералах и Ад-ЗЬ руд Базардаринского рудного узла дало возможность достаточно полно определить РТХ параметры реликтов минералообразующих сред заключенных в вакуолях включений.

Эти данные послужили основой для реконструкции физико-химических параметров минералообразования на Бп-И и Ай-ЗЬ месторождениях Базардаринского рудного узла, а также позволили проследить основные закономерности изменения параметров минералообразующих флюидов в процессе стадийного формирования эндогенного оруденения Базардаринского рудного узла, охарактеризовать физико-химические параметры флюидов на подрудном, рудном и надрудном уровнях Зп-\»? и на А^-БЬ месторождений, сопоставить физико-химические параметры гидротермальных и магматических флюидов. На основе полученных данных выявлены главные физико-химические факторы формирования серебро-сурьмяного и олово-вольфрамового оруденения в Базардаринском рудном узле,. намечены критерии оценки глубины эрозионного среза рудных жил и разбраковки рудных и безрудных жил. Результаты проведенных исследованйй имеют важное значение для разработки генетических моделей месторождений рассматриваемых формационных типов.

Список работ опубликованных по теме диссертации

1. Серебро-сурьмяная рудная формация / Борисенко A.C., Павлова Г.Г., Оболенский A.A., Лебедев В.И., Бедарев Н.П., Боровиков A.A. и др.; Под ред. A.A. Оболенского. - Новосибирск: Наука, СО РАН, 1992. Ч. 1. - 187с.

2. Борисенко A.C., Боровиков A.A., Поспелова Л.Н. Исследование состава растворов флюидных включений методами криометрии и микрорентгеноспектрального анализа // Геолология и геофизика. -1994. - N 11. - С. 22-27.

3. Рейф ф;.Г., Прокофьев В.Ю., Боровиков A.A. и др. О концентрации металлов в рудообразующих растворах // Докл.- АН СССР. - 1992. - Т. 325. - N 3. - С. 585-589.

4. Борисенко A.C., Боровиков A.A., Шебанин А.П. и др. Эндогенные флюиды олово-серебряных рудообразующих систем Базарда-ринского рудного узла (Юго-Восточный Памир) // Термобарогеохимия минералообразующих процессов. - Новсибирск: 1994. Вып. 3. С.83-92.

5. Борисенко A.C., Боровиков A.A., Павлова Г.Г., Морцев Н.К. Физико-химические условия формирования серебро-сурьмяного оруденения Базардаринского рудного узла // Гранитоидный магматизм и оруденение Базардаринского горно-рудного района (Южный Памир). - Новосибирск: 1990. С.160-180.

6. Павлова Г.Г., Морцев Н.К., Борисенко A.A., Дьщук М.Ю., Боровиков A.A. Минеральный состав и стадийность формирования серебро-сурьмяного оруденения Акджилгинского рудного поля (Юго-Восточный Памир) // Гранитоидный магматизм и оруденение Базардаринского горно-рудного района (Южный Памир). - Новосибирск: 1990. С. 113-124.

7. Боровиков A.A., Борисенко A.C., Ишков Ю.М., Поспелова Л.Н. Рудные элементы и особенности состава минералообразующих флюидов серебро-сурьмяных месторождений // Термобарогеохимия минералообразующих процессов. - Новосибирск, 1994. Вып. 3. С. 92-100.

8. Боровиков A.A., Ишков Ю.М. Рудные компоненты флюидных включений в минералах Ag-Sb месторовдений Базардаринского рудного узла (Памир) // Физико-химические модели эндогенных месторождений : Тез. докл. конф. - Кызыл, 1991. С. 28-29.

9. Оболенский A.A., Борисенко а.С., Павлова Г.Г., Лебедев В.И., Боровиков A.A. и др. Металлогения рудного района Северо-Западной Монголии // Геология и разведка недр МНР: Тез. докл. международной конф.- Улан-Батор, 1989. С. 19-22.

10. Борисенко A.C., Боровиков A.A., Павлова Г.Г. Физико-химические параметры формирования сидерит-сульфосольных жил Делю-но-Юстыдского прогиба (СЗ Монголия) // VII Всесоюз. совещ. по термобарометрш : Тез. докл. - Львов, 1985. Ч. 2. С. 117-118.

И. Лебедев В.И., Боровиков A.A.-, Борисова С.Л. и др. Геохимические элементы ' модели сидерит-сульфосольной минерализации Делюно-Юстыдского прогиба // Генетические модели эндогенных рудных формаций: Тез. докл., 2 Всесоюз. совещ. - Новосибирск, 1985. Т. 3. С. 113-114.

13. Павлов И.А., Павлова Г.Г., Боровиков A.A. Изотопный состав серы сидерит-сульфосольных жил Юстыдского прогиба // Всесоюз. симп. по стабильным изотопам: Тез. докл. - М., 1986. С. 53-54.

14. Борисенко A.C., Павлов И.А., Павлова Г.Г., Боровиков A.A. Источники серы сидерит-сульфосольных жил Юстыдского прогиба // Геология и геофизика. - 1988. - N 7. - С. 125-129.