Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Флюидный режим и особенности формирования кислых магматических пород (на примере объектов Центрального и Восточного Казахстана)

ВАК РФ 04.00.02, Геохимия

Автореферат диссертации по теме "Флюидный режим и особенности формирования кислых магматических пород (на примере объектов Центрального и Восточного Казахстана)"

ю Ц

. АКАДЕМИЯ НАУК КАЗАХСКОЙ ССР

ИНСТИТУТ ГИДРОГЕОЛОГИИ И ГИДРОФИЗИКИ им.У.М.Ахмедсафина

На правах рукописи УДК 550.it: 552.11(574)

К01АХМЕТ0В Ербол Мадиевич

ФЛЮИДНЫЙ РЕЖИМ И ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ

КИСЛЫХ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД

Сна примере объектов Центрального и Восточного Казахстана).

04.00.02-Геохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Алма-Ата 1990

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени институте геологических наук им. К.И.Сатпаева АН КазССР.

Научные руководители: доктор геолого-минералогических наук Т.М.Лаумулин кандидат геолого-минералогических наук Б.М.Мергенов

Официальные оппоненты: член-корреспондент АН КазССР,

доктор геолого-минералогических наук А.Н.Нурлыбаев доктор геолого-минералогических наук Я.А.Косалс

Ведущая организация: Казахский политехнический институт . им. В.И.Ленина

9 i Защита, состоится "_ -г' декабря 1990 г. в_ часов

на заседании специализированного совета К.008.19.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук при Институте гидрогеологии и гидрофи-. зики им. У.М.Ахмадсафина АН КазССР (480100 Алма-Ата, 100, ул. Красина, 9t).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "¿M " ноября 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат геолого-минералогических

наук М.Х.Джабасов

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Большая часть эндогенных месторождений связана со становлением магматических комплексов. Несмотря на детальные геологические исследования, проблема рудоносности этих комплексов остаётся актуальной. Важной частью решения этой задачи является выяснение физико-химических условий образования магматических образований. Применение современных методов исследования, включая термобарогехимию, позволяет реставрировать процессы формирования флюидно-магматической системы на количественной основе.

Цель работы заключается в определении физико-химических условий формирования кислых магматических пород Сна примере объектов Центрального и Восточного Казахстана) и установлении геохимических критериев глубинности их становления и рудоносности.

Основные задачи исследования: I) установление температур формирования исследуемых магматических образований; 2) определение состава флюида на отдельных этапах эволюции кислого магматизма: 3) применение полученных данных для выяснения глубинности становления кислых пород и их потенциальной рудоносности.

Технические средства и объекты исследований.

1. Использован комплекс аналитических методов для изучения расплавных включений и минералов. С участием автора разработаны новые и усовершенствован ряфмесщихся методов с целью наиболее полного изучения состава магматического флюида, твёрдой фазы расплавных включений, законсервированных в кварце пород. Анализ высокотемпературного флюида осуществлялся с применением вакуумного микрогазоанализатора с твердыми поглотителями, солевой состав определялся тройной водной вытяжкой. Впервые для анализа углеводородных компонентов применен метод микролюминесценции индивидуаль- -ных включений. При термометрии расплавных включений использовались методы закалки и визуального наблюдения.

2. Комплекс перечисленных методов использовался для изучения ряда кислых магматических образований Центрального и Восточного Казахстана:

а) гранитов акчатауского комплекса (массивы Акчатау, Караоба, Еектауата);

б) гранитов семейтауского комплекса;

в)онгопитов Центральной Калбы;

г) онгонитовых пород СБ Прибалхашья;

д) онгориолитов Чу некого поднятия;

е) субэффузивних пород массива ¿аулет;

ж) риолитов Николаевского рудного [ЮЛЯ.

Основные защищаемые положения.

I. В составе кислых порфировых комплексов выделяются глубинные (интрателлурические) и близповерхностныз фазы, флюидный состав которых отличается по степыш окисленности.

В магматическом флюиде глубинных фаз преобладают восстановленные газы ^б.МН^, и углеводороды, из солей - хлориды, в блйзповерхностных ^азах отсутствуют углеводороды, преобладают СС^ и сульфаты. В щелочных полевых апатах (ЩПй) глубинных фаз присутствуют минимальные количества центров Ге3+, в ШИШ блйзповерхностных фаз содержания Ре3+поБышенные,

2. Сопоставление степени окисленности гранитов одного комплекса позволяет определять их относительные глубинности образования.

В результате сопоставления содержаний примесного Ге3+ и ЩШ гранитов акчатауского комплексе, а также по соотношению степени окисленности флюида гранитов выявлена их относительная глубинность формирования. Наиболее"глубинным представляется массив Караоба, средним - Акчатау, малоглубинными среди зтих массивов являются граниты Еектауаты.

3. Рудоносные порфировые породы характеризуются повышенными концентрациями хлора в силикатной и флюидной фазах расплавных включений.

Повышенные концентрации хлора (0,19 и 11,35 мае. соответственно) в силикатной и флюидной фазах расплавных включений в рудоносных риолитах относительно содержания (0,03 и 1,13 мас.$) в нерудоносных объектах этого типе, пород на Николаевском рудной поле обусловлены способностью растворов хлора окстрагировать халько-фильные металлы из расплава во флюид. '

Научная новизна. Усовершенствование' технических приемов изучения включений, применение новых методик анализа газовой составляющей магматического флюида и микролюминесценции включений позволило впервые исследовать флюидный режим гранитов акчатауского комплекса,онгонитовых пород и риолитов Николаевского рудного-

поля. Оценена относительная глубина отдельных групп пород. Выявлено, что рудоносные риолиты характеризую' i повышенными концентрациями хлора в силикатной и флюидной фаз^х расплавных включений.

Практическая ценность. Предложены геохимические критерии оценки рудоносности и глубинности магматических образований. С их использованием выделены перспективные участки на редкоэлементное орудене-ние в районе Западно-Кызылтасского массива и в кольцевых структу» pax Чуйского поднятия.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на УИ Всесоюзном совещании: "Термобарометрия и геохимия рудообразую--гфх флюидов" (Львов, 1985); межведомственном семинаре "Методы прикладной термобарогеохимиии" (Алма-Ата, 1987); II Всесоюзном семинаре "Использование термобарогеохимических методов при локальном прогнозе, поисках и оценке рудных месторождений" (Москва, 1989); 1У Казахстанском петрографическом совещании (Караганда, 1908); конференциях молодых ученых (Алма-Ата, 1985-88; Фрунзе, 1387). Материалы диссертации изложены в 10 опубликованных работах и научном отчете.

За цикл работ по петролого-геохимичееккм исследованиям 'магматических образований в 1957г.автор награжден медалью Академии наук. Казахской ССР "Молодому ученому".

Фактический материал. В основу положен материал, собранный и изученный автором в 1931~1909г.г. при выполнении плановой темы. В • процессе авторских исследований анализировались их петрографические я минералогические характеристики. Полученные выводы основаны на следующем фактическом материале: выполнено порядка 110 химических и спектральных количественных анализов пород, произведено 15 рентгенограмм порошка олектронномикроскопических исследований пород и ишералов. Исследовано свыше 300 пластинок и шлифов пород, произведено около 150 замеров температур-гомогенизации включений, 30 декре-1итаиионных, 25 анализов газовой с[азы и водных вытяжек включений из юнопроб кварца. Записано МО спектров люминесценции включений и те-ючннх полёвых шпатов. Проанализировано около 90 расплавных включений 1 минералов на рентгеновском олектроннозондовом микроанализаторе ;СХА-7С0 (В.Д.Левин, П.Е.Котсльников,- ИГН АН Каз ССР).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, грех частей и заключения общим объемом в 161 страницу, иллюстрирована .?:г5 таблицами и 53 рисунками. Список использованной литературы включает 120 наименований.

Работа выполнена в группе экспериментальной геохимии Института геологических наук им. К.И.Сатпаева АН КазССР.

Руководство работой осуцествляли доктор геолого-минералоги* чеоких наук Т.М.Лаумулин и кандидат геолого-минералогических наук Б.М.Мергенов. Помощь при геологических исследованиях и проведении совместных полевых работ оказывали доктор геолого-минералогических наук, профессор К.А.Абдрахманов, кандидаты геолого-минералогических наук Д. Б.Бекмагамбетов, А.С.Крюков. Консультации и ценные замечания были получены от кандидатов геолого-минералогических наук Е.В.Негрей и А.Д.Еабанского. Помощь в проведении опытов оказали сотрудники Института Ю.С.Парилов, Е.А.Курман-баев, В.А.Михалева, Н.Т.Ешкеева, Е.А.Есентаева. Образцы онгони-тов Ц.Калбы и гранитов Караобы представлены Л.В.Степановым и |Л.А.Солодов)1иковой[ . Беем перечисленным товарищам автор выражает свою глубоку» благодарность и признательность.

■ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

В исследованиях использовался комплекс современных тормоба-рогеохимических и других методов оценки условий минералообразо-вания,

• Термометрия осуществлялась методами-закалки и визуального наблюдения. Опыты закалочным методом проводились в камере муфельного типа с платиновым нагревателем. Для опытов с визуальным наблюдением использовалась микротермокамера с силитовым нагревателем.

Термовакуумная декрепнтация применялась- с цель» выявления интервалов гаэоотделения флюидов постмагматического и магматического этапов формирования. Для этого проба кварца (0,5 г) нагре-■ валась ступенями в 20°С до 12СС°С, Переход на следующую ступень проводился после прекращения газоотделения. Летучие компоненты (проба 5 г) определялись по интервалам, определенным на декроп-тограммах, на термовакуумком микрогазоанализаторе с твердыми поглотителями. После какдого интервального определения газов пробу анализировали на солевые компоненты тройной водной вытяжкой (Парилов/ ' "

Метод люминесценции индивидуальных включений осуществлялся -на основе микроскопа МЕГ - 2 "Йе1сАег1и. наблюдалось свечение зеленого цвета лсминесциругщего вещества, возбуждаемого лампой ДРИ-250. Спектры люминесценции индивидуальных включений записи-

Белись с помощью припменного двойного монохроматора дМР-J и <}отоу:<-носитель '1оУ-79. Полученные спектры сравнивались с записью эталонных битумоидов. Этим же методом производилась запись спектров интни сивности-люминесценции примесного Ре3+ в !м1У кислых магматических пород.

ХАРАКТЕРИСТИК КССЛЕД/EJÍUX ПОРОД.

llopjupoBüe образования. В качестве объектов рассматриваются выделяемые онгонитовые и трахириодацитовые породы. Б-работу включены онгониты г.ЧечекСПуико и др., 1970) и породы флкидпорфирового комплекса Николаевского рудного поля. Интерес к этим объектам виз-1,эн потенциальной рудоносностью этих образований, а также малой распространенностью первых двух типов пород.

Результаты петролого-геохимического исследования, -а так.*о ос'-nopy;t( ;;;■(? специфических для онгонитов минералов - топаза, литиевого фенгит- мусковита, фенгит-мусковита позволили выделить эти образования е Центральном Казахстане.

Условиям формирования таких пород по результатам исследования расплавных включений посвящен ряд работ (Наумов и др. 1982, I98'í,I9b7 и др.). Полученные автором данные не противоречат результатам по аналогичным породам разных регионов. Проведенный ана -лиз широкого спектра летучих (23 компонента) магматического флюида (табл.1) и силикатного состава магмы по расплавным включениям дает более полное представление об условиях формирования этих .пород. •

1. Температуры кристаллизации онгонитов по данным гомогенизации расплавных включений были существенно ниже (680-7300С), чем у онгориолитов и трахириодацитов (1200-9'40°С).

2. Состав магматического флюида онгонитов и онгориолитов существенно водно-углекислотный. При этом для онгонитов Западного Кызнлтаса характерны пониженные содержания окисленных компонентов (Н,0, СО^ во флюиде -10,49 мг/50г обр, в сравнении их содержания в онгонктах г.Чечек - 15,62 мг/5Сг обр.). Во флюиде последних, также'кок и'онгориолитах Чуйского поднятия, отсутствуют углеводородные соединения, тогда как в онгонктах Западного Кызнл-гаса они фиксируются постоянно. Содержание воды во флюиде онгони-г.оп г.Чечек и Западного Кызылтаса выше, чем в онгориолитах Чуйского поднятия, соответственно 8,3; 5,9 и 0,72 мг/50г обр.

Таблица 1

Состав магматического флюида онгонитов (I- в мае./2, 2 - в мг./50г.обр.).

Название породы,! Онгонит-, ! Онгонит, ! Онгориолит, местонахоздение !Зап.Кызылгас- ! г.Чечек ! Чуйское под-!ский массив !_! нятие_

Компоненты ?1 ! 2 ! I ! 2 ! I ! 2 _ I_ !_|_! _!_ !

■ Н*0 32,86 5,9 38,14 8,30 5,8 0,72

10,69 1,92 3,83 0,83 0,94 0,12

со, 25,59 4,59 33,64 7,32 41,59 5,1

со . 10,04 1,80 11,80 5,58 22,29 2,82

ти 7,56 1,36 3,57 0,78 4,4 0,54

н, 0,57 од 0,52 0,11 0,13 0,02

№ 1,68 0,34 ■ 0,33 0,07 0,61 0,08

Дг 3,65 ■ 0,66 0,63 0,14 13,24 1,62

Сумма 9.2,84 16,67 92,51 . 20,13 89,75 11,01

К + ' 0,81 0,145 0,25 0,05 0,68 0,08

Ыа 1,72 0,31 1,76 0,38 2,29 0,28

мн; - 0,37 0,08 - -

с<Г • 0,16 0,03 0,16 0,03 ■ -

0,н 0,02 0,12 0,03 0,22 0,03

Ге14 - - - " . - 0,64 0,08 '

Ге5* 0,18 0,03 0,07 0,02 - -•

со;* - - 0,77 и, 07

0,85 0,15 3,3 0,72 2,9 0,36

се_ 2,13 0,38 - 2,32 0,28

г- . 1,11 0,20 . 1,04 0,23 0,16 0,02

Л" - 0,22 0,05 0,2 0,02

0,09 0.02 0,021 У,01ч . 0,06 0.006

НбО - - 0,18 0,04 : - -

Сумма 7,161 .1.29 7,4У 1,63 10,24 1,26

Йггервал Г6Я00Т- 7^.0-1000 620Л000 ' 760-1150

пеленил. С

-93. Солевой состав магматического флюида онгонитов г.Чечек фторид-сульфатный, онгонитов Западного Кызнлтаса - сульфат-фторидный, онгориолитов Чуйского поднятия - фторид-хлорид-сульфатный. Обогащон-ность магматического флюида хлором при формировании онгонитов Запал -ного Кызылтаса подтверждается н микрозондовнм анализом стекла рас-плавных включений, выявившим 0,15-0,37 на.с.% этого элемента.

Физико-химические параметры становления кислых вулканитов Николаевского рудного поля анализировались с целью выявления коли- чественных параметров рудоносности отдельных образований. Исследовались четыре, фациальные разновидности флюид-порфирового комплекса. Геологические данные и результаты оксплуатации одноименного месторождения показывают, что основное промышленное оруденение связано с риолптами сопки Памятник.

Температурные условия наиболее детально исследованы в риоли-тах сопки Памятник в апикальной и периферийной частях (Т гом.= 915-10С0°С) и в ядерной части (Т гом,- 1СС0-109С°С). В дайках риолитов определены интервалы в 940-980°С, а в породах Николаевских сопок в пределах ЮСС-1020°С. В двухфазных брекчевидных рио-литах сопки Линэиитной температуры гомогенизации во вкрапленниках КЕарца в зелёной фазе определялись в 780-8С0°С, в светлой в 830-670°С. Силикатная часть расплавных включений в отих фазах различается по содержанию калия. Исследовании состава включений выявили повышенные содержания хлора (0,19мас.#) на всех участках сопки Памятник. В остальных разновидностях порфирой рудного поля концентрации хлора во включении не превышали классового уровня. Состав магматического флюида в рудоносных порфирах сероводородно-углекислотний (табл.2),Флюид риолитов Николаевских сопок водно-уг-лекислотпый, а в дайках- водно-углекислотно-сероводородный.

Анализ магматического флюида и силикатной части расплавных включений показал, что рудоносные породи флюидпорфирового комплекса имеют повисоиные содержания хлора и сероводорода по отношению к ординарным образованиям рудного поля.

Интрузивные образования. В качестве объектов впбраны граниты массивов Акчатиу, Нараоба и Еектауата, каждый из которых представляет собой многофазный интрузив акчатаускогэ комплекса. С первыми дну ил массивами лейкограи.ит-аляскитовой серии связаны редкометаль-иыо месторождения грзйзочоро-киариоЕожильнои формации. Сноголет-

Таблица 2

РЕЗУЛЬТАТЫ ГАЗОВОГО АНАЛИЗА ВКЛЮЧЕНИЙ Б КВАРЦЕ РЙОЛИТОВ НИКОЛАЕВСКОГО РУДНОГО

ПОЛЯ

Объект

Гемп ера тура, С

Содержанке летучих масс, %

■ гомогониза- газоотделе-ции ния кро Нг5 С02 со ын3 -н2 NZ Ар

1 Флсидные включе- не опр> 3бС^720 66,30 2,2^ 0,94 25.49 2,28 1,01 0,32 1.П 0,33

1 Расплавн.вклвч. 860-990' 920-1060 44,58 9,93 - 13,60 13,65 15,26.1,77 2,42 -

ные°га!ыМПераТУР" ~ 1060-1200 38,61 22,19 11,85 1,31 13,40 8,48 0,05 3,82 0,30

Расплава.включ. 915-1020 880-1020 7,73 19,01 35,49 28,93 "8,68 0,16 _ -

а я Высокотемпературные газы - 1020-1200 1.75 26,92 - 16,77 48,27 3,87 2,42 - -

г Флюидные включ. не опр. 400-720 46,64 1,16 - 45,32 0,02 6,79 0,07 -

Респлавн.включ. 920-1020 800-1020 5,34 17,22 - 33,69 2,37 19,10 1,33 8,55 12,13

Высокотемпературные газы ■ ' - 1020-1200 11,48 43,40 - 36,87 1,32 3,64 3,29 - -

Флюидные включ. не опр. 460-660 52,29 11,11 1,80 23,10 1,28 7,83 2,59 - -

и с Расплавн.вклвч. 950-1000 840-920 18,34 19,54 - 42,10 0,39 6,44 0,77 5,16 7,26

о и Высокотемпературные газы ' -- 1000-12000 12,94 40,82' - • 20,05 7,92 12,59 0,94 3,32 М 2

Никол, сопки Суммашый состав газовой фазы расплав.вкл.и високотемперат. газов 1000-1020 820-1020 61,88 2.32 24,78 5,03 4,83 1,16 не опр

о

иими иоследоганккми (£орба, I960; шерба и др., IS68) установлено, что больная часть Mo-VW орудененпя связано со ъторой фазой ¡этих гранитов. Нами исследовались основные фазы становления указанных интрузивов, а такке графитсодержащие граниты семейтауского комплекса и жильные дериваты литий-фтористых гранитов Бектауаты.

В разделе приводятся результаты петрологического изучения каждого анализируемого объекта. В результате этих исследований, а также рентгеновского анализа и измеренных спектров отражения в литий-фтористых и графитесдсржаиих гранитах обнаружены ранее не они санные в литературе минералы, составы которых следующие %\ Si .47,90 С,0; Т\0г 1,36 50,69; Ае¿2,0 1,5; сумма ГеО 13,65 45,61 МпО 3,06 1,94; %0 4,13 Ü, С; К^О 11,24 0,0; N а20 0,0 0,22; сумма 103,34 98,98.

Оценка физико-химических параметров формирования гранитов Ак-чатау и Еектауата по расплавным включениям осуществлялась в разные годы А.В.Громовым, М.И.Базаровым и Ф.Г.Рейфом. Сведения, содержащиеся в этих работах, касаются в основном температур гомогенизации расплавных включений одного из массивов, и за редким исключением, определяют другие параметры. Данные о составе флюида этих гранитов показаны по одному-трем компонентам.

Результаты проведенных исследований дали возможность получить термобэрогеохимические характеристики гранитов.

1. Интервал кристаллизации полнокристаллических гранитов по данным гомогенизации первичных расплавных включений в кварце определен в 8СО-640°С. Температуры начала кристаллизации вкрапленников гранит-порфиров выше и составили 985-840°С. Кристаллизация первых фаз гранитов (Акчатау, Еектауата) определялась в интервале 780-740°С. Температуры гранитов П Акчатау фиксировались в пределах 800°С, а гранитов II Караобы в интервале 71С-640°С.

2. Состав магматического флюида исследованных гранитов существенно углекислотно-водньШ, реже углекислотно-сероеодородно-водный, полностью отсутствуют углеводородные соединения. Содержания СО2 составляют от 1,3 до 8,96 мг/50г обр., количество воды

от 0,1 до 1,5 мг/50г обр. Б состав флюида гранитов входят восстановленные газы: МНр,05-0,8); Н> (С, 01-0,02); H2S(0,13-1,82) мг/5Сг обр. Содержание азота в гранитах Еектауата достигает 2,68 :;г/5Сг обр. Возможность таких концентраций азота подтверждались разными авторами, так и пробах газов из ийолит-уртитов и хибинитов Хибинского массива содержания азота составили 70—83,1ЭЯ (Полянский и др.

-121965). Анализы газов из монастырских гранитов Восточного Казахстана и из щелочных палеозойских гранитов Монголии показали, что азот составляет около половины всего объема газов (Летников, 1975).

3. Солевой состав магматического флюида гранитов сульфатно-хлоридный, хлорид-сульфатно-фторидный. Преобладают соли калия и натрия. Хлор фиксировался в силикатной части расплавных включении в количестве 0,11 мае./« в литий-фтористых гранитах - 0,15 мае.?'.

ФЛЮИДНЫЙ РШШ И ОСОБЕННОСТИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ КИСЛЫХ ПОРОД

Глубинность образовании иагматктов. Исходными данными определения относительной глубинности магматических пород'могут служить соотношения окисленных и восстановленных газов в магмати- . ческом флюиде. Согласно общепринятой модели по мере подъема флюида происходит его окисление вследствии повышения активности кислорода. Индикатором глубинности является ц содержание примесного Ге + в щелочных полевых шпатах, которое возрастает с уменьшением глубин формирования отого минерала (Рокочук, Максимчук, . 198^). Наличие таких восстановленных компонентов как углеводородные соединения во флюиде первичных расплавных включений в минералах также можот служить одним из признаков их глубинного происхождения.

Исследование флвидного режима формирования кислых магматических пород позволило выработать критерии относительной глубинности, основанные на вышеуказанных по^о&ениях (табл.3). Использование этих критериев дало возможность разделять глубин- ■ нус (интрателлурическую) и блиэповерхностнуп фазы (фации) среди порфировых о б ра з о ван ий.

К глубинной фазе относятся объекты Западного Кизылтаса и Кураилиискои мульды. Они выделяются в сравнении с близповорхност-шши образованиям;-. по пешьшенним концентрациям восстановленных оисл, здесь постоянно присутствуют углеводородное соединения. V ссловол части флюида преобладает хлориды, сульфаты занимают но м'!ичи'н:.г.ьпую часть. В ЩПш этих пород концентрации приносного (е' киыоиш.ние. К близповерхпостним образованиям относятся •.к'ч.£лти г.Чучок и Чуйского поднятия. !!&гматический фдвзд в ■:: пи о^г-гктг.х характеризуется минимальными концентрациями посети-

1аблица

ГЬОХЛМИЧНСКЖ КРКТБШ шеинссти

:';Г.:?СБЦХ ПОРОХ

, Коэффициент ; зэсстановлвниос-; ти флюида

!\ " нг"0«ССг )

! Угловодород-

! ные соедине-

! ния в расплав

! них включени-

! ях.

оодержснке хлора в силикатной части расплавных . включений, I (э нас.%)

Содержание сульфатов во флюиде

(в мг/Ыг обр)

Содержание £е Зв ¡¿Пц (в усл.ед)

:\':яйповерхнсст-м;:я ¡¡азе" 1оог— г.

-уИСКОГО поднятия;.

Глу Сникал».

чинтратеялурк-.чесаая) 4аза '.объекты Ьап. Кызылтаса, Ку-раКлинской мульды / •

д) ШШЗШих ПОРОЛ

пос-юянно присутствуют

0,11--, 37

С,36-С,72

С ,15

до 900

1С—65

! Коэффициент вое-становлепиости

Содержание

Содержание

Ге+Зв ЬПЗ ! атмо^Рного

■ о аоиТи

(в усл. ед.)| (б мг./5Сг обр)

Содержание сульфатов во флюиде

(в мг /50г обр.)

ласспв Бйктауата 0,15

2. Массив Акчатау 0,73

-ч :Ъсс«ю Катобе 1,10

125-14^ 40-97

15-20

2,25 С,86-1,30 С,СЬ

0,34 С,16-С,19 С, 28-0,32

новленных газов, углеводороды отсутствуют. В стекле включений присутствуют лишь следы хлора. В солевой части флюида этих пород преобладает сульфаты. В ЩПШ фиксируются максимальные содержания примесного Ге3+.

Люминесценцией индивидуальных включений в кварце гранитов установлено полное отсутствие углеводородных компонентов в магматическом флюиде» Это объясняется тем, что гранитные магмы формируются в земной коре за счет осадочных, метаморфических и других пород, содержащих Н^О и СО^. Флюидная фаза в ранний и поздний этапы кристаллизации гранитов имеет окисленный состав. В этом случае важным критерием относительной глубинности, кроме компонентов магматического флюида, служат концентрации примесного Ге3+ в ЩПШ гранитов.

Анализ содержания Ге3+ в ЩПШ проводился на образцах гранитов акчатауского комплекса. Наибольшая средняя интенсивность излучения ионов Ре°+ характерна для пород массива Еектауата (до 140 усл.ед) В 1Щ1Ш гранитов второй фазы Акчатау содержания Ге3+ - 97 усл.ед., а в первой фазе - до 60 усл.ед. В ЩПШ -гранитов 11 фазы Караоба интенсивность сигнала Ге3+. достигает лишь 20 усл.ед. Таким образом, по содержанию примесного Ге3+ вкПШ устанавливаются следующие уровни глубинности кристаллизации гранитов: Еектауата - Акчатау - Караоба, то есть последний массив является наиболее глубинным.

Флюид более глубинных гранитов относительно восстановлен. В гранитах Кдраобы фиксируются повышенные содержания сульфатов. Зто объясняется тем, что доля солей в магматическом флюиде гранитов Караобы в среднем в 1,7 раза больше, чем во флюиде остальных гранитов. Доля азота во флюиде первых минимальная (1,5 %), а в гранитах Акчатау и Бектауаты азот составляет соответственно 8,42 % и 27,42 %. То есть наиболее малоглубинние граниты содержат максимальные концентрации азота, который мог захватится в результате кон-таминационного обмена с близповерхностными образованиями. Близ-поверхностное формирование гранитов Еектауати устанавливается также и геологическими данными (Попов и др., 1966). Глубина эррозион-ного среза для'исследуемых массивов находится приблизительно на одном уровне»

Летучие компоненты кислых магматических систем восстанавливаются по составу флюида в кварце кислых пород. В этом случае опреде-

ляется не только состав флюидной фазы расплавных включений, но и летучие субмолекуляркого уровня, размещенные в кристаллической решетке минерала. Так, M.II.Кучер и Б.У.Мацапулин (1978) npi изучении соотношения газов во включениях и в кристаллической решетке кварца и условий миграции, установили, что содержания Н.^0, СО^ во включениях и в решетке - одного порядка. В связи с этим, определяемые нами компоненты флюидной фазы расплавных включений и летучие кристаллической решетки рассматриваются как магматический флюид. Для объективной оценки геологического значения полученных характеристик магматического флюида исследуемых пород следует учитывать ряд факторов. Во-первых, используемая методика определения состава флюида имеет свои допустимые систематические ошибки, корректность которых подтверждена экспериментально О.арилов, 198£). Во-вторых, при анализе J.чьида в кь&рце, как завершающей фазы становления гранитных магм, следует учитывать, что кристаллизовавшиеся ранее минеральные -.¡:азн захватили часть активных летучих. Так, Ф.А. Летниковым и др. (1961) установление», что в 10 % биотитЛ содержится 65 Уо воды гранитов, a m-, долю калиевого полевого шпата, плагиоклаза и кварца приходится остальная часть воды. Авторами определено, что содержание воды в биотите в 4C-6Ù раз, а в полевых шпатах в 3-5 para больше, чем ь кварце, Оти значения объясняют определенные нами малые концентрации водного флюида в гранитах. Содержание воды В индивидуальных расплавных включениях в основных ^азах гранитов Акчетьу определялись Ф.Г.РеПфом (1989). Вторая фаза гранитов Акчатау и о целом рудоносные части интрузии содержат- повышенные концентрации воды (Ц,1-5,2 мае.:*). Исследования Ф.Г.Рейфом проведены в кварце ранней стедии кристаллизации: во Е.чрапленниках зндо-контактовой зоны закалки интрузий или в ядерной части зерен, которые характеризует начачьчув стадию формирования гранитов. Ваши результаты показывают снижение содержания воды от первой к второй .ja >о. Алялогичнус тенденцию можно наблюдать по результатам #.А Летникога и г,p. (1РС1). Так содержание воды в I фазе гранитов Акчатау сосг&ьлчет -'i/"<7 мл/г, a в поздних ди^фере.пцитах - от 3,23 '¿,д?. мл/г пробы. '

Б ¡¡ро;;ассе сколг.цип } ладно-магматической сйстеш- ?.-î4.n:ïeiiïi, ¡•ип-лтического '{.'¡шла могут способствовать мобилигацик :>•.• ij/гоь и ¡у,1-л}6ра?ув)1ч<п флюид. Работами целого ряда исследовагел-чй (Р?а

дор, 197С; Рябчиков, 1975; Коротаев, Матвеева, 1906) показана возможность формирования гетерогенного (газ и водносолевая жидкость) флюида при отделении его от силикатной части системы. По мере развития рудно-магматической системы, происходит пространственное разделение сосуществующих фаз, так болео плотные и вязкие расстворы-рессолы отстают от газово-водной фазы. В результате этого, вблизи источника руд, первыми отлагаются сульфиды, которые (по экспериментальным данным) большей частью экстрагируются растворами, содержащими хлориды. Наибольшей миграционной способностью обладает вольфрамовые комплексы, в мобилизации которых, скорей всего, больное участив принимают углекислотные соединения и фтор. Доля последнего во флюиде рудоносных грнанитов акчатаус-кого комплекса превышает'ого содеркания в объектах Николаевского рудного поля и безрудных гранитах в среднем в 3-5 раз. В рудоносных гранитах фиксируются повышенные содержания СС^+СО от 3,26 и до 9,9^ мг/5Сг.обр. В риолитах Николаевского рудного поля, связанных с сульфидным орудонением СС^+СО составляет в среднем 2,62мг /50г обр., а содержания хлора в флюиде отих пород 0,84мг/50г обр., в рудоносных гранитах его в сродней 0,24 мг/50г обр. Подтверждением вышеописанной различной скорости нитрации рудоносных флюидов служит, установленная Г.Н.Шерба и др. (1988), вертикальная зональность руд Караобы и Акчатау - от источника флюидов гранитов снизу вверх: Та, N6, Эп-^Мо, В1 (сульфиды)—V/. Порвая группа редких металлов (Ta.ns.Sn) генетически (Коваленко, Рябчиков, Богатиков, 1982) связывается с литий-фтористыми гранитами, которые, по видимому, расположены в глубинной части исследуемых массивов (см. заключение.1

Хлор. Имеющиеся содержания летучих, в том числе хлора, в магматических породах, не характеризуют их истинных концентраций в материнской магме (табл.4). В стекле первичных расплавннх включений во вкрапленниках глубинного происхождения хлор присутствует в количестве 0,13-0,37 мае.;?. Гомогенизированные стекла вклинений во вкрапленниках близповэрхностной (¡азы содержат сотые доли процента хлора. В расплавннх включениях гранитов содержания хлора составляют 0,10-0,15 мае./?. Повышенные концентрации хлора в глубинной фазе, вероятно, обусловлены глубинным источнике:! этого элемента. Коночные же продукты дифференциации гранитно;"! магмн в апикальной части камеры - близповерхностные фпзи содержат тшятльныо количества хлора.

Таблица 4

Средние содержания хлора в породе и в гомогенизированных стеклах расплавных включений в кварце ( г/т ).

номер 1 Наименование породы, 1 в породе !

обр. | местонаховдение ! !

ОВ Онгонит, Р.Алтай

3. Онгориолит, Чуйское под-

нятие

10

300

во включении

Н11 йгюлит сопки Памятник,

Р.Алтай

1900

Ц-1 Дайка риолитов, Р.Алтай 35 250

30 Риолит Николаевских сопок, Р.Алтай 55 250

44 Риолиты сопки динамитная, Р. Алтай:

зеленая фаза А 210 400

светлая фаза Б 24 400

480 Онгонит, Зал.Кыэылтасский массив 72 1600

вгь Трахириодацит СБ Прибалхашье 72 2100

040 Онгориолит; СВ Прибалхашье 130 1100

645 Литий-фтористый гранит, Бек-тауата 70 1500

846 К-з биотитовый грани/, Бек-тауата Гранит, Т-ЮОО° Р=.0.1Ыпа: С1-0.556 . СЬ-1% . С1-ЭЙ. 80 52 (порош.) 57 68 1100 240' (стек.) не опр не опр

Расенатривая формы нахождения хлора в алюмосиликатном расплаве, одни авторы (Трошин, 1984) указывают на положительную корреляцию с калием, другие (Герасимовский, Тузова, I9G4) - с натрием Исследования состава включений выявили только общую корреляцию хлора с этими элементами. И отношении кремния (по. составу пород) проявляется отрицательная корреляция. Более четко это выражается в составе расплавных включений в онгонитовых породах (рис.1).

Содержания хлора в стекле расплавных включений в кварце рио-литов сопки Памятник в среднем составляет 0,19 ыас.% (0,С54 моль/ кг.). Полученные значения намного превышают средние количества хлора в неизменных риолитах - 0,055 ыас.% (0,015 моль/кг ), Анализы водных вытяжек, полученных после высокотемпературного прогрева монопроб кварца риолитов сопки Памятник, выявили высокие содержания хлоридов во флюиде, составляющие в среднем 3,57 моль/кг. Это в три и более раз вьшв содержаний хлора емагматическом флюиде пострудных риолитов лаек и Николаевских сопок. В стекле расплавных включений в кварце ординарных пород содержания хлора дос- ■ тигали лишь 0,06 мас.$ (табл.4), что соответствует кларковым . уровням. Экспериментальные работы (HoBluncI , 1972; Рябчиков, -1975) показали, что халькофильние элементы при параметрах магматического процесса экстрагируются из силикатных систем в форме хлоридов. Также установлений, что выход халькофильных металлов в магматический флюид пропорционален содержанию хлора в исходной магме. Следовательно, при содержаниях в расплаве хлора 0,19 мас.$ потребовался небольшой объем магмы для перехода во флюид определенного количества халькофильных металлов, которых достаточно для формирования месторождений. То есть режим становления порфиров сопки Памятник был благоприятен для экстракции из расплава флюидом халькофильных' элементов (медь, свинец, цинк), которые слагают основные руды Николаевского рудного поля. Повышенные содержания серы в составе магматического флюида, создали предпосылки для дальнейшего связывания экстрагированных из расплава ко- • таллохлоридных комплексов халькофильных элементов в виде сульфидов.

Фто£. В настоящее время преобладает две гипотезы на положение фтора в структуре расплава. Согласно первой (¿итцель,1941), фтор находится на место кислорода в кремнекислородном мостике Si -0- • Si , а при наличии воды на месте ОН-групп. Вторая точка зрония . (Когарко,1962), о связи фтора в силикатном расплаве с кптнонами-

С1,г/г

(000-

300'

• •

® о °

»8

9 в

в в

со о 0 4 I ° о (Р • в

в ° д

60

70

810^%

С1г0,%

0,26 0,250,22-0,№ 0,14

о,ю-0,0«

63 87

—«— £9

—г-11

—I-г—I-

7» 18 Тв бЮх

Рис. "( Зависимость содержания хлора от количества кремнезема: а - в породе, б - в расплавных включениях.

а

о

о

е

модификаторами повышенной основности. Результаты, приводимые в работе подтверждают второе предположение. Уровень концентрации фтора в минералах, содержащих в структуре катионы повышенной основности может составить 70-90$ от общего количества фтора в породе. К этим минералам относятся флгорит, апатит, слюды, сфен и др. В слюдах он-гонитов Восточного Казахстана содержание фтора составляетЗ-б^. В дайках Центральной 1£албы избыток фтора проявился з кристаллизации фльорита.В онгонитовых породам Западного Кызылтасского массива основным фтореодержащпм минералом является топаз, который фиксировался в шлифах в виде вкрапленников и в основной массе. При отсутствии в породе топаза и флюорита содеркания фгора в слюдах достигает £%. В онгонит.ах и гранитах, содержащих вышеописанные фторосодержацие минералы >'-'.;ксируптся максимальные содержания фтора до 1-2%, соответствующие по экспериментальным данным предельным концентрациям этого элемента в гранитном расплаве. В составе) стекла, расп'лавных включений в высоко:}тористых породах повышенных содержаний'фтора не было обнаружено. Анализ состава магматического флюида исследуемых пород показал, что анионным компонентом солевой части флюида часто является фтор.

Термометрия расплавных включений в онгонитовых породах выявила понижение температур гомогенизации включений с ростом содержания !}тора в породе. Однако только обогащенные водой онгонитовые магмы имеют пониженные темпоратури (Наумов и др.Косухин,1935; Ко-N жахметов,1986).

3 А Д Л Ю Ч Е П И Е

Данные, полученные при изучении флюидного режима формирования кислых пород, могут представлять собой как теоретический, так и практический интерес. В связи с этим остановимся на основн'X результатах работы, которые представляются наиболее существенными.

I. Обнаружение даек онгонитов в массиве аляскитовых гранитов Западного Кызылтаса, исследования условий образования онгонитовой магмы дают возможность предполагать, что эти породы представляют нижнюю зону остаточного расплава (Таусон, 1972;Абдрахманов,1987), которая в результате раскристаллизации представлена литий-фторнс-тыми гранитами.

В вышеописанных гранитах акчатауского комплекса в последние годы обнаружен литий-фтористый геохимический тип гранитов. Ток в массиве Караоба.на глубине 400-500м от поверхности были описаны

амазонитовыо граниты (Шерба и др.,1931). В Акчатау Ф.Г,Рейсом и др. (1989) обнаружены дайковые тела биотит-альбитозьх магматических пород, которые являются аналогами литий-фтористых гранитов. Данные по содержанию лития и цтора, полученные по основным фазам гранитов Акчатау действительно показывают накопление этих элементов с увеличением глубина. В массиве Гектауата также обнаружена жильная |ация этого типа гранитов. Существование литий-фто рис тоге геохимического типа гранитов на глубине до установлено Ю.¡1. Грошиным (11-68) на

Соктуйском массиве (Забайкалье) бкотитовых и лейкократовых гранитов,

Га.чим образом, в исследуемых гранитах, вероятно, присутствует литий-фтористые граниты, расположенные в глуОинкой части этих объектов и представляющие собой продукты внутрикалерной диффенциации гранитной магмы.

2.Второй объект вероятного обнаружения рудных образований -район участка Кольцевой Чуйского поднятия. На участке площадью около 3 км^обнаружены онгориолиты, во вкрапленниках которых фиксируется многочисленные сопутствующие газово-жидкие включения/ характеризующие процесс интенсивного флюидоотделения в начальной этап кристаллизации. На потенциальную рудоносность отих пород указызаит многочисленные геолого-геохимичвекие данные. Так в породах участка определены повышенные содержания редких элементов, в том числе редких земель, сумма которых превышает кларковый уровень в 1,5-2 раза.

3. В результате применения полученных геохимических критериев глубинности определены относительные глубины формирования гранитных массивов акчатауского комплекса. Бекгауата-Акчатау-Караоба, так выглядит порядок глубин образования от малоглубинных к более глубинным.

Физико-химические параметры кристаллизации вкрапленников различных порфировых пород, полученные в результат» исследования,позволили различать как близповерхностную так и глубинную (|азы.

Близповерхностное образование онгориолитов Чуйского поднятия в верхних частях камеры определялось также по результатам изучения постепенного перехода от интрузивной части к субвулканической. Поведение породообразующих элементов, а также изучение шлифов подтверждает характер кристаллизационно-гравитационной дифференциации.

5. Результаты определения содержания хлора в расплавных вклечв" ниях позволяют утверждать, что этот элемент ( в количестве 0,1-0,2 до 0,3$) может находиться в магматической системе» Изучение геохимии хлора показывает, что он не имеет тенденции к накоплению в процесса

кристаллизационной дифференциации. Действительно, в расплавных включениях вкрапленников близповерхностных фаз, представляющих конечные продукты дифференциации магмы, количества хлора минимальные и не превышают С,С6>', Анализы силикатной части расплавных включений в кварце гранитов выявили содержания хлора от 0,1 до 0,18;«. В глубинной фазе порфировых пород его концентрации максимальные и составляют 0,13 до 0,37%. В связи с этим вполне вероятен глубинный (мантийный) источник хлора.

6. По данным химического анализа расплавных включений в кварце кислых пород установлена обратная линейная зависимость содержаний хлора в стеклах включений от содержаний в них кремнезема. Такая зависимость наблюдается и по химическому составу пород.

7. Анализ магматического флюида и силикатной фазы расплавных включений четырех фациалышх разновидностей кислых порфировых пород Николаевского рудного поля показал, что рудоносные риолити сопки Памятник иксгт псючоенныв содерусг;ч: >:г.с ра и серы по сравнению с остальными риолитами. Такое количество хлора по экспериментальным данным вполне достаточно для окстрйии рудных компонентов из расплава во флюид, а повышенные содержания серы - для образования основных сульфидных залежей месторождения.

8. Исследования поведения фтора по данным анализа магматических включений, а также концентрации этого элемента в фторосодержа-щих минералах, подтвердили, что в силикатном расплаве существует преимущественная суг.зь фтора с катионами повышенной основности,

9. Проведенная термометрия расплавных включений в онгопито-вых породах дает возможность считать, что увеличение содержания фтора взаимосвязано с понижением температур кристаллизации. При этом фиксируется большой размах интервала температур кристаллизации онгонитовых магм от 1200 до 730°С.

10. В онгонитах Западного Кызылтасскою массива и в графит -содержащих гранитах .Семейтауского комплекса, видимо, имело место вскипание расплава. Это явление зафиксировано в локальных участках по аномальному обогащению расплава флюидом. Последнее определено, по увеличению флюидной фазы в расплавных включениях до 5С% и более объема вакуоли, а также по многочисленным сопутствующим газовым . включениям.

По теме диссертации опубликованы следуюнге работы:

I. Характер газоотделения.и флгидный состав включений в

кварце вулканических пород // Докл. АН СССР, 1984, т.275, Кб, 0,1488-1490. (соавторы Б.М.Мергенов, Ю.С.Парилов, В,А.Михалева).

2. О расплавных включениях в вулканитах рудно-алтайсаого флюидпорфирового комплекса // Тезисы докладов, Благовещенск, 1984, с,125*126 (соавтор Б.М.Мергенов).

3. Онгониты Северо-Восточного Прибалхааья // Изв. АН КазССР серия геол., 1985, Кб, с. 83-86 (соавторы Д.Бекмагамбетов, М.Г. Бекжанов).

4. Люминесценция расплавных включений // Тезисы докладов. Львов, 1985, часть I, с»79~60 (соавторы ЕД.Курманбаев, Б.М.Мергенов).

5. Особенности кристаллизации кислых магматических пород раз» личных фаций // Вестник АН.КазССР, 1987, »3. с.78-80 (соавтор Е.А.Курманбаев).

6. Флсидный режим и температура формирования кислых магматических пород (на примере объектов Центрального и Восточного Казахстана) // Тезисы докладов. Душанбе, 1988, о.65.

*7» Температурные условия и поведение летучих при формировании онгонитовой формации Казахстана // Прикладная термобарогеохимия. Алма-Ата, 1988, часть I, с.116-121,

8, Петролого-минералогические особенности графит-содержащих гранитов Восточного Казахстана // Тезисы докладбв. Караганда. 1988, с.18-20 (соавторы Д.Бекмагамбетов, Е.А.Курманбаев, С,Ш.Ма-дина).

9. Параметры кристаллизации вкрапленников кислых порфировых пород // Там же; с.40-42 (соавтор Е.А.Курианбаав).

10» Кольцевые структуры в докембрии Чуйского поднятия и их иеталлогения (Казахстан) // Тезисы докладов. Киев, 1990, часть I, . с.202-203 (соавторы А.С.Крюков, Л.И.Лавриенко).

■Подписано в печать 5.II.1990 •

Заказ 196, тирах ЮЛ. <Гсрмат- 6nX84 I/I6, обгел 1,3 печ. листа

Отпечатало на ротспринте ИП1 АН КазССР