Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геохимия и генезис флюоритового месторождения Хомрат Акарем, Восточная пустыня, Египет

ВАК РФ 04.00.02, Геохимия

Автореферат диссертации по теме "Геохимия и генезис флюоритового месторождения Хомрат Акарем, Восточная пустыня, Египет"

?Г6 од ;

• АИР 1534

Московский Ордена Ленина, Ордена Трудового Кроеного Знамени Государственный Университет им. М.В. Ломоносова

Геологический факультет кафедра геохимии

на правах рукописи УДК 548.4

ХАИ РИА МОХАМЕД ФАВЗН КАССЕ!!

ГЕОХИМИЯ И ГЕНЕЗИС ФЛВОРИТОЗОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ХОЙРАТ АКАРЕК, ВОСТОЧНАЯ ПУСТЫНЯ» ЕГИПЕТ

специальность 04.00.02 - геохимия

Аэторофсрот диссертации нл соискание ученой степени кандидата теояого - минералогических наук

Косива - 1994

Работа выполнена на кафедре геохимии геологического факультета Московского Государственного университета им. М.В. Ломоносове.

Научный руководитель академик И.Д. Рябчико^

Официальные оппоненты:

доктор геол.-мин. наук Г.Ф. Иванова (ГЕОХИ РАН) канд. геол.-мин. наук H.H. Кандинов (ВИМС)

Ведущая организация: „ ,

Институт литосферы РАН

Зацита состоится •Л" апреля 1994 г. в час инн в

аудитории на заседании специализированного Ученого Совета

К.063.05.08 по петрографии, геохимии и геохимическим методам поисков месторождений полезных ископаемых геологического факультета МГУ.

Адрес: 119899, Москва, Воробьевы горы, МГУ, Геологический факультет.

С диссертацией можно' ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ (зона А, 6-ой эта*).

Автореферат разослан "^¿J^ марта 1994 г.

Ученый секретарь

Специализированного Совета ^^ t Lt с.~?

иадидат технических наук /

ст, научный сотрудник A.M. Батанова

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность тени исследования. Пространственная приуроченность гидротермальных флюоритовых месторождений к гранитным массивам является распространенным явлением. Вместе с тем, гентические взаимоотношения между материнскими гранитами и рудным веществом всегда дискуссионны, поскольку больпой разрыв ме«ду температурами кристаллизации кислых магм и параметрами формирования таких месторождений способствует ннрокому развитию поздних процессов, затуиевывающих или даже стирающих -признаки их генетической связи. Поэтому исследования, направленные на доказательство существования такой связи, ваяны как в теоретическом, так и в практическом отношении. В теоретическом плане актуальность проблемы состоит в обосновании магматического источника рудного вещества для некоторых гидротермальных месторождений флюорита.

Самостоятельное петрологическое значение имеет исследование материнских гранитов, направленное на получение сведений о химическом составе исходного магматического расплава и Р-Т параметров его кристаллизации. Кроме того, научный интерес представляют и данные по условиям формирования жильного флюорита, включающие в себя, кроме температуры кристализации, состав и плотность рудообразуюцих флюидов. В плане

практическом изучение геохимии и генезиса конкретного месторождения способствует выработке более надежных поисковых признаков, что важно при поиске новых рудопроявлений подобного типа. Важное место о решении этих вопросов, наряду с геологическими и геохимическими, принадлеяит экспериментальным термобарвгеохимичаским исследованиям.

Цель *п задача работы. Работа выполнена с целью установления генетической связи между материнскими гранитами и рудным веществом гидротермального флпоритового месторождения. На основании этого сформулированы такие основные задачи исследования: 1. Определение химического состава исходного магматического, расплава, 2. Установление Р-Т параметров кристаллизации материнского гранита и жильного флюорита. Т. Оценка Р-Т условий формирования п особенностей состава рудоносных флюидов. 4. Создание генетической модели образования месторождения аильного флюорита б гр&нитах. ^

Объекты и кетоды • исследования. Фактический материал. Поставленные задачи решались на приКзр« флюоритового местороаденин Хоярат Акарем, Воет. Пустым к., Египет. Е результате предварительного петрографического изучен»«

- г -

собственной коллекции образцов вмещающих пород и РУД, для дальнейшего исследования методом экспериментальной

термобарогеохимии бил выбран слабо измененный гранит (обр. N НА-26) н жильный флюорит. '

Метод экспериментальной термобарогеохимии, который является основный для этой работы, включает оптическое изучение включений в минералах под микроскопом при увеличении до 1000х, термо- и криометрип флюидных включений, в том числе и их термометрию при высоких давлениях, определение химического состава твердых фаз во включениях на рентгеновском микроанализаторе, а такие количественные расчеты содержания летучих компонентов в магматических расплавах к плотности растворов во флюидных включениях и концентрации солей в них. Всего было просмотрено примерно 50 пластин гр&ннта и аильного флюорита при поисках и описании включений, произведено более 200 замеров температур частичной и полной гомогенизации включений, эвтектики и плавления льда. Получено около 40 микрозондовых анализов твердых фаз.

Научная новизна. . Впервые методом экспериментальной термобарогеохимии изучены гранит н флюорит одного из флюоритовых местороадений Египта. Определены состав исходной магмы гранита Хомрат Акарем и Р-Т условия его кристаллизации, а также состав и температура рудооСразугащих растворов. Установлено, что гранитный расплав являлся источником рудоообраэующего (фторсодернацего) флюида и определены даэление и температура его отделения от магмы. Кроне того, прослежена эволюция изученной системы от кагмитичсского расплава до кристаллизации сильного флюорита.

..Практическое значение. Результаты проведенного

исследования приближают нас в раскрытию основных закономерностей с процессе- возникновения и эволюции гранитоидных рудномагнатических систем. Полученные данные могут явиться основой для выработки критериев, используемых при поиске ноаых иестороядений флюорита.

Основные зацн^аемые половення. 1. Исходная магма, даюцая флюоритовую минерализацию, имеет coctod, отвечающий фтористым топазсодериащим гранитам и характеризуется высокими концентрациями воды (порядка 9 мас.%) и фтора (до 0,5 мае,%) при величине отношения фтор : хлор, близкой к 16.

2. Определены Р-Т параметры нескольких стадий в эволюции исходной системы: а) ранний кварц кристаллизовался при температуре 640°С и давлении -8 кбар; б) при температуре

около 550°С в условиях понижения давления от 8 до 6 кбар из остаточного расплава выделялась свободная флюидная фаза, представленная ниэкоконцентрированным хлоридным фторсодержащим водный раствором; в) магматический расплав затвердевал при температуре примерно 500°С; г) поздний кварц кристаллизовался при температуре предположительно 550°С и давлении 4-5 кбар; д) кварц - флюоритовые обособления в граните формировались при температуре 300°С и давлении 0,1 кбар.

3. Флюидные включения в ореолах около расплавных включений в раннемагматическом кварце гранитов содержат такой же ниэкоминерализованный водный раствор, как и первичные флюидные включения в жильном флюорите, что указывает на связь "флюорнтового орудеиения с остывающими флюидами магматического присховдения.

4. Иипьный флюорит кристаллизовался в интервале температур 150-400°С и давлений 0,7-0,1 кбар, по-видимону, в результате смеаеиип ниэкоминералнэованных (0-4 мас.% экв, NaCl) и высокоминералнэованных (14-19 мас.Х экв. NaCl) водных растворов.

Апробация работы. ■ Результаты работы докладывались на ежегодном семинаре "Геохимия магматических пород" (Москва, ГЕОХИ РАИ, 1993) и на XII симпозиуме ECR0FI (Польша, 1993).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 работы и одна статья принята х печати в журнале "Геохимия".

Объем работы. Представленная работа имеет об«|Ий объем

страниц мапинописного текста н состоит из Введения, шести глав и Заключения. Включает 23 рисунка и 12 таблиц. В список цитированных литературных источников внесено 76 наименований.

Работа' выполнена на кафедре геохимии МГУ им. М.В. Ломоносова в период с IX.1990 г. по IV.1994 г. под руководством академика РАИ доктора геол.-мин. наук, профессора Н.Д. Рябчикова, которому я глубоко признательна за постоянную помочь н поддереву. На всех этапах работы я пользовалась советами и помощью многих сотрудников кафедры геохимии МГУ им. М.В. Ломоносова, ИГЕМ РАН и ГЕОХИ РАН. Всем им я выражаю с»ою искреннюю благодарность.'

1. МЕСТОРОЖДЕНИЕ X0MPAT АКАРЕМ: ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ, ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ, ПЕТРОГРАФИЯ, ГЕОХИМИЯ И МИНЕРАЛИЗАЦИЯ,

Месторождение Хомрат Акарем расположено в Вост. Пустыне примерно в 120 км к востоку от города Асуан. На гаге Вост. Пустыни . 60Х поверхности занято выходами пород фундамента, которые включают изверженные и метаморфические породы разного

возраста и состава. Среди них на долю гранитных тел приходится не менее 40%. Изучение геологии Вост. Пустыни Египта было начато Hume (1935) и продолжено работами Ibrahlia (1941), El Ramly, Akaad (I960), El Ramly (1972), El Ranly et al. (1982), El Shazly (1964), Schumann (1966), Hussein (1973), Hussein e. a. (1982), El Gabi (1975), Soliman (1975, 1985), Greenberg (1981)* Rogers, Greenberg (1983), Халиль (1983), Ганн (1993) и др. Так называемые "молодые" граниты Египта имеют возраст 675-500 млн. лет (Meneisy, Lenz, 1982). Этим термином обозначают однородные розовые граниты, формирующие некрупные иэометричные в плане массивы, которые прорывают крупные батолиты и геосинклннальные отложения. Эти граниты обогацены литофипьными элементами и обладают низкими первичными отношениями Sr87/Sr86 (0,702-0,704) (El Shazly е. а., 1980; Rogers, Greenberg, 1983). Их особенностью является повышенная радиоактивность и присутствие касситерита, шеелита, колумбита, торита, монацита, бастнезите, вульфенита, берилла, топаза, флюорита. Поэтому с ними исследователи связывают образование рудных месторождений в южной части Вост. Пустыни.

Массив Хомрат Акарем имеет приблизительно треугольную форму и вытянут в направлении ССВ-ЮЮЗ. Площадь его около 7 км2. Меньшее по размеру тело мусковитовых гранитов (примерно 1 км^) расположено в восточной части массива и отделено от главной массы гранитов тектоническим нарувением. Оно имеет удлиненную форму и ориентировано в направлении ССЗ-ШВ. Контакты гранитов с вмещающими породами резкие. Вдоль них развита узкая зона роговиков. Оба массива разбиты трецннами, ориентированными по' четырем направлениям: СЗ-ЮВ, СВ-ЮЭ, В-3 и С-Ю... Преобладают среди них нарушения с ориентировкой СЗ-ЮВ. Пегматитовые дайки и кварцевые вилы секут граниты и вмецаюцне их породы. Пегматиты большей" частые непродуктивны. Вилы флюорита и барита тяготеют к плоскостям трецин и ориентированы с СЗ на ЮВ. В таблице 1 приведены составы изученного гранита и средние составы некоторых гранитов. По своим геохимическим характеристикам граниты Хомрат Акарем соответствуют Li-F гранитам н обладают повывенными содержаниями таких редких и рассеянных элементов, как Be, Li, Rb, Sn, Mo, W, Pb, Zr, Zn. Породы несут оловянную, молибденовую, медную, флюорнтовую, баритовую к бериллиевую минерализацию трех типов: 1-пегматитового (Be), 2-жмльного (Sn, Mo, Cu, Be,, флюорит, барит,) н 3-рассеянного'(флюорит, Be).

-в -

Таблица 1

- Состав изученной породи и средние составы иекоторих гранитов

Коклонент 1 2 3 4 5 б

S102 74.52 75.35 74.86 74.23 73.86 74.95

Ti02 0.10 0.12 0.16 0.02 0.20 и.о.

AI2O3 13.93 13.98 13.57 13.61 13.75 13.24

Fe203 0.56 1.06 1.33 2.03 0.78 0.15

FcO 0.30 0.16 0.49 1.13 1.05

HnO 0.02 0.01 0.03- 0.0У 0.06 0.02

к«о 0.03 0.14 0.33- 0.27 0.26 и.о.

CsQ 0.Î3 1.12 1.08 0.71 0.72 0.26

îîa20 5.48 3.67 4.04 3.48 3.51 4.32

x2o 3.77 3.45 3.34 5.06 5.13 5.18

P2°S Ö.01 0.05 0,08 0.14 0.01

н2о-' 0.03 0.13 0.12

H20+ 0.51 1.11 0.88

F 0.2/ 0.34

Суика 99.94 100.35 100.27 09.46 99.54 59.52

Li 353 428

г.ь 457 881

Cs : 5.5 26

Sr .27 14

Ba 22.4 8

In 100 • 63

В 10 11

Sa - Ш 63,5 3 102

Hb 21.9 21.9 46

- Be 670.7 7013 3 6.4

ЙО -.54.5 • • Л , . 4.8. 1.3 1.4

Pb 126.5 26.1 19 39

Zr 119," 148.7 175 92

M 20 . 2 , 2 4.2

Пгикачакив. ЩЙраэец UA-26 (ммпю Уванова О.Г., Вронская C.B., ЦХЯ 8ГЕГ4 РАИ), 2-средниб состав- гранита Хоарат Акарви по Solinan (1975), 3-средня! состав "володых" гранитов Египта по ВоНвал (1975), 4-кнэко-Са гран*т по Turekian, Hedepohl (1SS1), 5-г)вкочпоа граякт no Bockolda (19S4), б-Li-F гранят, Елнчивлан, Мояголяя, по Коваленко (1977). Петрогениые элекенты в F-в аас.Х, редкив-в ч.н.н.; п.о.-не овиарувгво, пустое кесто а графе-не опредепкяось.

- е. -

Изученный (, образец гранита сложен альбитом, калиевым полевым шпатом, биотитом, мусковитом к кварцем, насыщенным разными включениями. Структура породы гипидиоморфная. Биотит образует призматические выделения,; которые иногда обладают сильным плеохроизмом. Он содержит ТеО до 11,5, К2О до 11,0 и МпО до 0,9 мас.Х, соответственно. Мусковит характеризуется незначительными примесяии N»¿0, РеО, МпО и М£0. Для вторичного мусковита отмечается повышенное содержание РеО (до 3,4 иас.Х) и относительно низкое №¿0 (0,18 мас.Х). Альбит присутствует * виде двух генераций. Наряду с зернами ранних выделений, встречается более поздний альбит, часто образующий агрегаты с калиевым полевым шпатом, кварцем и флюоритом. Кварц насыщен различными включениями.

2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МЕТОДА ИССЛЕДОВАНИЯ.

Как показали исследования последних десятилетий, одним иэ важнейших источников объективной генетической информации служат включения минерадообраэупцих расплавов и растворов, захваченных минералами в процессе их кристаллизации и сохраненных в законсервированном виде до нажих дней. Понятно, что такой порции минералообразующей среды были свойственны Р-Т параметры, существовавшие в момент ее захвата. По мере охлаждения минерала - хозяина во включении происходили соответствующие процессы - закалка расплава в стекло или его раскристаллизацйя, выпадение твердых солевых, силикатных, рудных или иных фаз из раствора. Если герметичное включение подвергнуть нагреванию, можно в обратном порядке реконструировать все этапы его формирования вплоть до полной гомогенизации. При этом можно получить следующую информацию. 1. Температура геологических процессов. С 1858 года, когда Г. Сорби впервые использовал их для этой цели, включения заняли свое место в качестве одного из лучших геотермометров. Наблюдаемые температуры колеблются от более 1000°С для включений силикатного расплава до комнатных или даже более низких. 2. Давление во время захвата флюидных включений. Методы, используемые для этой цели,. основаны на экспериментальных данных по термодинамическим свойствам флюидов, аналогичных природным. Измеряемые величины колеблются от близких к атмосферному до многих килобар. \3, Общая средняя плотность вещества- во включении (если состав, плотность и объем каждой фазы, присутствующей в нем, известен). Только включения дают пам прямые сведения о плотности былых флюидов. 4. Состав включений. Есть недеструктивные методы, позволяющие

' - 7 - ...

получать качественную, полуколичественную я количественную информацию о состава включений по поведению их фаз при низких и высоких температурах. Используют н оптические методы диагностики кристаллических вецеств. Среди деструктивных методов пироко применяется■ рентгекоспектральный микроанализ, поскольку он позволяет определять содержание петрогенных, редких и рассеянных элементов в • твердых фазах размером несколько мкм. Вклад в развит« термобарогеохимии внесли многие • нсследоватепл. Райоты некоторых из ннх (Ермаков 1950, 1972; Реддер 1987) стали уже классическими. Термобарогеохимнческие исследования рудных месторождений (-редкоиетальных, медно порфировых, золото - серебряных и др.) дают убедительные доказательства гоиетвческой связи орудененип с кислым магматизмом (Рейф, 1990; Наумов, Иванова, 1984; Наумов и др.,1988, 1990, 1991, 1992 и Др.). Поэтому термобарогеохииическое изучение . гранита и аильного флюорита Хомрат Акарен с - целью получения доказательств генетической связи между ними актуально.

3. ТЕРМОБАРОГЕОХИННЧЕСКОВ ИЗУЧЕНИЕ ГРАНИТОВ (по.литературным данным).

Экспериментальная термобарогеохимии гранитов насчитывает не одно десятилетие. До середины 60-ых годов объектом изучения слуяили низкотемпературные флюидные включения, характеризующие гидротермальный этап развития система. Первую работу по термометрии распяввиых /включений в минералах гранитов опубликовали Э. Чеддер н Д..Кумбс (Коебс^ег, СоояЬз, 1967). Они обнаруяили, описали в провели термометрию расплавных включений в кварце и полевом ппате нз гранитов о-ва Вознесения .(Атлантический' океан). Включения, состоящие из прозрачного стекла, дочернегб флюорита (по оптическим данным) н газового пузырька, гомогенизировались при 1050°С. Судя по приведенным данным, изученные Реддером и Кумбсом породи являются блиэповерхностными аналогами гранитов и полученные температуры не могут распространяться на условия кристаллизации интрузивных гранитов.

Л.Ш. Базаров п Др. (1969) провели первое в России термометрическое - изучение раскристаллизованных включений в ' кварце мелкозернистых биотнтовых гранитов изЮ-3 Прибайкалье, магматическая природа которых вызывала, сомнение, поскольку геологические и петрографические данные позволяли считать их продуктами метасоматоза. Главным достижением работ этого периода было доказательство магматического происхождения

рудоносных гранитов. К сожалению, дочерние фазы во включениях не диагностировались. Исключение составляют работы Ф.Г. Рейфа (1973, 1976), который обнаружил в кварце "некоторых гранитов Зап. Прибайкалья включения, состоящие из дочерних кварцп и мусковита, занимавших до 9SX обьема вакуоли! Гомогенизировались они при 830-900°С, причем последним исчезал дочерний мусковит.

Среди немногочисленных публикаций последних лет следует упомянуть работы И.Т.Бахуменко и В.П. Мупмна (1989), В.Б. Наумова и др. (1992), Ф.Г. Рейфа и др. (1989), Т.Н. Hanateen, V.J. Lustenhower (1990), С. Harris (1986). Так, в работе Ф.Г. Рейфа с соавторами (1989) в кварце и топазе биотит-альбитовых гранитов Акчатау описаны расплавные и сопутствующие им флюидные включения. При их изучении получен комплекс данных, на основании которых авторы построили модель кристаллизации изученных гранитов. В работе В.Б. Наумова и др. (199Я) приведены результаты изучения расплавных и флюидных включений в граннтах, с которыми' связаны крупные Mo-W и Sn-W месторождения. С целью получения пригодных для надежного микрозондового анализа крупных гомогенных включений авторы провели их гомогенизацию в аппарате высокого газового давления с внутренним нагревателем. С. Harris (1986) при повторном изучении гранитов о-ва Вознесения определил состав гомогенизированных включений, окаэаваийся близким к составу вмещающих пород. Т. Haneteen, W. Lustenhouer (1990) установили, что магма на заключительных этапах эволюции одного из массивов близ Осло имеет состав щелочного гранита и содержит до 0,65 мас.Х С1 и до 0,10, мае.X F. Скудость имеющихся данных подтверждает обоснованность предпринятого мной термобарогеохимического изучения гранита и аильного флюорита Хомрат Акарем.

4. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И АППАРАТУРА ДЛЯ ИХ ПРОВЕДЕНИЯ.

В этой главе изложены методы, которыми я пользовалась в ходе термобарогеохимического изучения гранита и жильного флюорита: визуальная термо- и криометрия флюидных включений, термометрия расплавных включений методом закалки при давлении 1 атм и 3 кбар, микрозондовый анализ твердых фаз. Здесь же описана аппаратура для термобарометии минералов: термо- и крностолики для визуальных исследований, муфельная микропечь и аппарат высокого газового давления для закалочной ме годики.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ТЕРМОБАРОГЕОХИМИИ ГРАНИТА И ФЛЮОРИТА МЕСТОРОЖДЕНИЯ ХОМРАТ АКАРЕМ.

Изученный гранит сложен альбитом, калиевым полевом шпатом, слюдами (биотит, мусковит) и кварцем, насыщенным различного рода включениями. Кварц в наименьшей степени подвержен вторичным процессам и включения в нем сохраняются лучие, чем в других породобразуючих минералах. Поэтому он был выбран в качестве одного из основных объектов для изучения включений.

Кристаллические включения п кварце представлены биотитом, мусковитом, альбитом, флюоритом и цирконом (табл. 2). Они располагаются как азонально, так и по зонам роста кварца. Чо.сто наблюдаются комбинированные срастання этих минералов. Включения биотита размером 3-50 мкм характеризуются плеохроизмом от темно-зеленого до буроватого или аномально розового. Образует призмы, гексагональные таблички или округлые зерна с признаками частичной резорбции. Бнотит, находящийся ь зонах развития вторичных флюидных включений, подвергся изменениям с выделением рудной фазы. По составу он близок к Мп-содержацвму (МпО до 1,7 мас.Х) сидерофиллиту. Мусковит в кристаллах кварца наблюдаются в виде индивидуальных бесцветных включений или в срастании с альбитом. Альбит образует в кварце включении двух типов - крупные, до 75-100 мкм, призмы с признаками вторичных изменений, и свежие неболъвие (до 50 мкм) изометричные зерна. При этом альбит в кристаллических включениях . часто находится г. срастании с флюоритом. Фяморат, присутствуюцнй почти во всех вкрапленниках кварца, 'представлен округлыми зернакИ' размером 5-70 мкм.. .Встречаются* группы из нескольких (до 5) зерен, а также комбинированные включения с биотитом, альбитом и цирконом. Циркон встречается а виде кристаллов различной формы. Мелкие (до 7 мкм) близкие к изометричным буровато-желтые зерна имеют дипирамидальный. облик. Более крупные (7x50 мкм) удлиненные призмы несут следы резорбции. Изометричные бесцветные кристаллы размером до 100 мкм образуют срастания с флюоритом

Первичные расчлпвнае включения а кварце размером 10-100 мкм всегда полностью раскрнсталлнзованы. Большинство из них окрувено роем флюидных включений н представляет собой черные-, непрозрачные обособления, лиаь небольшие участки которых заняты сравнительно крупными дочерними фазами. Реае расплавные включения. содержат оформленный газовмйг пузырек и сравнительно крупные дочерние фазм.. В интерстиципх мевду никн находится

Таблица 2

Состав (аас.Х) нянералов граната а твердых фаз расплавкнх включений в кварце

1 2 3 4 : 5 6 7 8 9 10 11

3102 71. 55 71.48 38.97 38.59 44.19 45.72 47.69 49.94- 68.03 66.93 69.33

тю2 0.00 0.25 0.80 0.06 0.00 0.00 0.12

«2°3 14. 78 14.92 20.37 16.32 8.46 36.50 36.15 26.02 20.42 19.63 20.26

ТеО 0. 08 0.08 21.25 27.32 29.71 0.54 0.14- 3.59

МвО 0, .00 0.00 0.42 0.84 0,22 0.04 0.01 0.00

МпО 0.07 1.68 1.68 3.97 0.22 0.00 1.63

СаО 0. ,11 0.11 0.06 0.03 0.01 0.11 0.02 0.01 • 0.45 0.02 0.40

«а20 3, .48 3.68 0.13 0.11 0.36 0.39 0.09 0.13 10.57 11.43 11.71

К20 3, .98 3.69 10.02 9.87 3.54 11.03 10.02 11.57 0.13 0.07 0.10

С1 0. .02 0.01 0.01 0.01

Р2°5 0 .00 0.00

Суааа 94 .07 93.87 93.15 95.56 90.52 »4.55 94.13 93.02 99.60 98.08 98.22

Прааечанае: 1, 2 - гокогеиаэароваякне расплавние акявчеяая в кварце (700°С, 3 кбар), 3-5 - баотат: красталлачесме «плачена* аз зоны роста (3) а азональное (4), дочерна! (5), 6-8 - аусковат .граната (6)| красталлаческого ааяачеиая (7) а дочерна! (8), 9-11-целочнок лолеаоа шпат красталлаческого аклачвяаа (9), дочерна! (10) в грааата (11). Пустое место в графе - коалоиент не определялся.

жидкий флюид. Потерн вещества из таких включений либо отсутствуют, либо минимальны. Среди дочерних фаз диагностированы кварц, альбит, биотит, мусковит и топаз (табл. 2). Дочерний биотит во включениях образует гексагональные пластины или призмы с четко выраженным плеохроизмом. Содержит до 3,9 мае.X МпО. Дочерний мусковит характеризуется широким спектром составов по содержанию фенгитового (Ре+Мз+Мп) и пар&гонитового (Са) миналов. Присутствие топаза в расплавных включениях согласуется с высокими концентрациями Я я А12Оз в гомогенизированных стеклах. При содержании Р в топазе 17 мас.Х и 0,5 мае.X в расплаве, во включении может образоваться до -ЗХ топаза. Действительно, топаз обычно занимает незначительный объем расплавных включений. Однако иногда фиксируются довольно крупные его обособления. Видимо, наряду с дочерним топазом, имеются и ранние его выделения, образующие комбинированные включения в кварце. Корунд. В расплавных включениях среди кристаллов была проанализирована высокоглиноземистая фаза (51,7 мас.Х АХ^Од) с явным захватом окружающего ее вещества и с низкой суммой оксидов в анализе (73 мас.Х). Можно предположить, что дочерний корунд .подвергся воздействию обособивиегося во включении водного флюида с образованием гидроокиси глинозема. Этому не противоречит и присутствие до 4,8Х нормативного хорунда в составе гомогенизированных стекол расплавных включений.

Наряду с раннемагматическим кварцем, зерна которого достигают 8-10 им и содержат многочисленные вторичные трещины, обнаружены редкие ксеиоморфные кристаллы меньшего размера без следов поздней проработки флюидами. Они рассматриваются мной как кварц поздней генерации. В одном из таких кристаллов размером 640x150 мкм найдены солевые расплавные и

сингеметичные им флюидные включения Н20 + С0з< Наиболее крупное солевое включение размером 10x8 мкм содержит уплоценное газовое обособление (примерно 20 об.Х вакуоли) и четыре дочерних кристалла, три из которых анизотропны.

Флюидные включения в кварце. Особенностью первичных расплавных включениянй является присутствие ореолов (гало). Это является следствием импрегнации больней части флюида а кварц при декрепитации расплавных включений в результате декомпрессии. Ореолы состоят из флюидных обособлений неправильной формы и размером 1-10 мкм. Наполнение их различное. Встречаются расвнурованНые разности, не содержащие

газового пузырька. Наблюдается положительная корреляция месду размерами (радиусами) ореолов и расплавных включений.

Сингенетичние сопевым первичные трехфазные флюидкые включения в позднем кварце имеют размер до S mich и содержат 50-60 об.Х С02.

В кварце позднего кварц - флюоритового обособления в изученном граните обнаружены двухфазные водные флюидные включения.

Флюидные включения во флюорите можно объединить в 4 группы: 1-азональные двухфазные включения (жидкость+газ) размером 15-40 мки. Форма и пространственное положения в кристаллах свидетельствует об их первичности. Объем газа в них близок к 10Х. 2-трехфазные флюидные включения, содержащие две жидкие фазы (вода и углекислота) и газ. Расположены они вдоль залеченных трещин. Размеры их достигают 40 мки. Соотношение фаз невыдержанное: аидкая углекислота занимает объем от 10 до 60-90Х. 3-едкннчные включения углекислоты. При комнаткой температуре они однофазны, а газ в них появляется при охлаждении ниже 0°С. 4-вторнчные двухфазные водные включения. Они приурочены к запеченным трещинам, обладают причудливой формой и часто расшнурованы.: Их размеры но превышают 10-15 мкм. Эти включения в диссертации не обсуждаются.

Результаты термо- в крнокетриа включений. Опытами при 3 кбар установлено, что наиболее герметичные мелкие (не более 15 мкм) расплавные включения, имеющие вокруг себя очень незначительные ореолы флюидных обособлений или не имеющие их вовсе, гомогенизируются при 700°С. Плавление дочерних фаз становится заметным уже - при 600°С. Составы" стекол гомогенизированных расплавных включений приведены в табл. 2. Низкие значения KsjO i стеклах включений связаны, повцднмоиу, с потерями этого компонента из-за небольших размеров изучаемых объектов и высокой концентрации воды в расплавах. В таком случае необходимо (Наумов и др., 1992) увеличивать содержание Ма20 на 50 - 70Х от полученной при анализе величины.

Флюидная часть расплавных включений с оформленным газовым пузырьком гомогенизировалась в жидкость при 108°С (среднее из трех определений). При концентрации раствора примерно 4 мас.Х экв. NaCl, плотность его равна 0,99 г/смэ. Рассчитанное по (Hilbert, 1979) давление при 650°С (температура полной кристаллизации расплава включения-подробнее об этом в главе 6) близко к 8 кбар.

Содержимое солевого включения в позднем кварце начинало плавится при 160°С. При 410°С происходило плавление твердых фаз и незначительное уменьшение газового пузырька. При 450°С включение взорвалось. Суда по объемному соотнопению расплава, гааа н оставшихся кристаллов, полная гомогенизация включения ожидается при температуре на 50°-100° выше, т.е. при 500-650°С.

Результаты изучения флюидных включений приведены в табл. 3 и 4 и на рис. 1-4, Наиболее крупные флюидные включения из ореолов без следов расануровывания и с выдержанным наполнением заполнены калоконцентрированным водным раствором (1-5 мас.Х экв. NaCl) чаде всего хлоридного состава (Т эвтектики находятся в ннтерааяе ^26 - -21°С). В одном случае можно предположить присутствие в растворе фторидного компонента, поскольку ' Т эвтектики составляет -5°С (Ворисенко, 1982). Т гомогенизации колеблется в пределах 100-340°С. Плотность флвида во включениях равна 0,96-0,91 г/см3. Давление флюида, прп 650°С не превыиает в-7 ябар (Hilbert, 1979).

В первичных трехфазных флюидных включениях в позднем аварце Т частичной гомогенизации углекислоты в жидкость составляет 23,4 - 24,5°С, что отвечает плотности флюида 0,720,74 г/см3. Такие включения при 500-550°С (принятая нами температура гомогенизации сингёнетйчного солевого расплавного включения) могли захватываться при давлении 4-5 . хбар (Brown, Laub, 1989).

Двухфазные флюидные включения в кварце кварц-флюоритового обособления в граните гомогенизируются в жидкость при 300-308°С. Концентрация раствора в них-не более 4 мае.Jt экв. NaCl, средняя плотность флюида - 0,77 г/см3. Давление при 300°С не превышало 0,1 кбар. :

Во флюорите среди флюидных включений первого типа преобладают обособления с низкой концентрацией солей - от 0,1 до 4,3 мас.Х экв, NaCl. Они характеризуются значительным интервалом Т гомогенизации (320-95°С) и уменьшением

концентрация раствора по мере ее понижения. Кроме вышеописанных, включения первого типа содержат как более концентрированные (14-19 мас.Х экв. NaCl), так и растворы с промежуточной концентрацией. Для одного из них (табл. 3, N 32) отмечается незначительная потеря вещества и большой объем газового пузырька (20-25 об.Х), что свидетельствует о частичной разгерметизации. Поэтому на рис. 2 оно показано

Т&бякца 3

Результаты исследования двухфазных флввдных вклечен«»

NN Тгок, ^С С,м&с.Х экв. N801 * Тзвт, °С

1« 100 0.1 -

г* 120 0.1

3 - - -21

4 105 - -

5 120 - -

6 130 0.1 - :

7 - 0.3 -

8 170 ,0 5

9(2) 0.8 > "

10 222 1.1 -

11 120 1.3 -

12 167 1.6 -

13 - ■ 1.6 . Т-

14 172 1.6 -

15 - 1.9 -21

18 - 2.2

17 - 2.4 -

18 283 2.4 -

19 117 2.5 ■ -

20 - 2.5 •

21 320 2.5 -22

22 - 3.1 -20

23 148 3.4 -

24(2) 3,5 -

25 240 3.6 -

26* 185 4 -23.4

27 » 4.3 ■ - .

28« 340 5 -21.5

29» 165 5 -

30»« 308 5 -

31 160 6.6 -

32 - 6.5 -31

33 210 7.4 -32

34 210 11.8 . -

35 160 12.4 - .

36 130 13.5 ' - -22

37 150 14 -

38 • ..- 14 -30

39 153 15 -24

40 - 15 <-47>-52

41 95 15.5 -

42 - 16 . -36

43 95 -

44 17.6 -

45 200 19 -31

Примечание: »-включения «з ореолов потер* вецестяа вокруг р&сллавных вклвчекий в кварце граната, »«-вкличение в кварце кз кварц-флкорптового обособления в граивте. Цифры в скобк&х-колкчество вклвченнм р данными

паранетраии.

300

250

- Да,

■V

н

150

100

50

ф

Чт ао ф оо 1 2

ш - а. я 3 4

т

а

п - я т

© -п © г я ■ я

г --—1—.....1-1-1- а а —Г"-1-1- н —

6

14 16 18 20

8 10 12 КаСЦ шас.% •

Рис. 1. Зависимость меаду концентрацией растворов и температурой гомогенизации включений: X - из ореолов вокруг расплавнмх включений в хварце, 2 - в кварце ипирового обособления в граните, 3 - фигуративная точка включения N32 из _хдбЛ-1--3-» 4 - по флюорите.__________________ -—------^_

9 11

Рис. 2. Гистограмма концентрации растворов во включениях первого типа во флюорите, п - количество включений, С -концентрация растворов, мас.Х экв.

условно. Согласно значениям Т эвтектики (рис.3),

рассматриваемые включения содержат растворы - трех впдо» (Борисенко, 1982; Schiffries, 19S0): чистого хлорида натрия в Смеси, хлоридов натрия и калил (поле 1), содержащие хлориды железа, магния и натрия (поле 2) и с хлоридами кальция н натрия (поле 3).

Результаты изучения СОз-содершащих включений приведены в табл. 4 и на рис. 4. Видно, что плотность С0% в них колеблется ог 0,53 до 0,79 г/си3, в среднем составляя 0,63 г/см3. В некоторых из них соленость водных растворов близка к .4 мьо.% экв. NaCl. Присутствие кристаллов газгидрата СОц к йомеигу полного плавления льда во включении вызывает завышение концентрации раствора (Collins, 1979). Для конкрэткых включений оно монет достигать Следоватол1ко,

действительная соленость содержащихся в них растворов будет еще более низкой. Включения с чистой углекислотой (тип 3) имеют Т плавления 56,6°С и .плотность 0,93 г/си*1.

Таблица 4

Результаты изучения HjO+CC^-coflepna^HX включений

NN Тчаст. гом.

со2, °С

Плотность COg, г/см3

С, ыас.% экв NaCl

1

2(3) 3(2) 4(5) 5(3) 6

7(3) 8(3) 9(2) 10 11(6) 12 13

30,5 30,0 20,5 29,0 28,5 28,0 27,0 26,0 25,0 22,5 19,0 -0,3 -1,2

0,53

0,69

0,60

0,63^.

0,64

0,66

0,68

0,70

0,71

0,76

0,7?

0,93

0,93

4,9

4,0 4,0 1,6

4,6

Примечание: в схобхвх указано количество изученных включений*

45

40

35-1

tI

SO

20-

CaCI2-H20"

В

-FeCI3+l20 -• -Ы0С12-Н2О

б'

□

-иг—r-O------— NaCI-H20-.........................

6 8 10 12 14 16 18 20 C,%NaCI

Рис. 3. Зависимость нейду-температурой эвтектики и концентрацией раствора во флюидных включениях.

0.5 0.55 0.6 0.85 0.7 0.75 Q8 0.85 <Х9 а95

■:'■■■-.■■ COZ ■ ■ Рис. 4. Гистограмма плотности C0¿ во включениях во флюорите

(1) и в кварце (2).

п - количество включений,' р - плотность СОз» г/см0.

Одновременное присутствие включений, содержащих только водные ' растворы (тип 1) или только углекислоту, а также• включений со сложным (Н2О + СО2) флюидом, соотношение фаз в котором сильно варьирует (тип 2), позволяет классифицировать последние как комбинированные.

6. УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ХОМРАТ АКАРЕМ.

Анализ полученных результатов с учетом собственных данных по температурам минеральных равновесий и известных результатов экспериментального изучения гранитных, в том числе и F-содержащих, систем, позволил выдвинуть и обосновать ряд выводов о составе исходной магмы, условиях ее эволюции, а также о параметрах образования жильного флюорита и, тем самым, ответить на вопрос о характере связи магматизма и оруденения. на месторождении Хомрат Акарем.

Состав и Р - Т эволюция исходной магмы. Анализ гомогенных стекол расплавных включений показал, что исходная магма, в целом отвечая по составу глиноземистому граниту S-типа, обладает' рядом особенностей. В первую очередь это высокая концентрация фтора (0.48 мас.Х) при низком содержании хлора в расплаве (отношение F:Cl - 16:1). С этим, видимо, отчасти связана пониженная, не более 5 мас.Х экв. NaCl, концентрация С1 в магматическом флюиде. Пониженная фтористость - изученного расплава подтверждается присутствием дочернего топаза в расплавных включениях. Важно, что ранний кварц содержит кристаллические включения флюорита и комбинированные расплавные включения с топазом. Это говорит о магматическом происхождении части этих минералов. Кроме того, флюиды в ореолах вокруг расплавных включений в некоторых' случаях содержат фторидный компонент. Поскольку F накапливается в остаточных расплавах, равновесные флюиды при этом экстрагируют •в первую очередь С1. Однако при частичной декрепитации расплавных включений могли обосабливаться и неравновесные с расплавом, обогащенные фтором, флюиды.

Известно, что среди летучих компонентов в кислых магмах обычно преобладает вода. Из данных табл. 2 видно, что сумма окислов в анализах гомогенных стекол близка к 93-94 мас.Х. В первом приближении правомочно считать, что 6-7Х, недостающие до 100Х, приходятся на воду. Отмечу, что самое высокое содержание летучих компонентов в расплаве может' быть определено только по совершенно герметичным включениям. Количество воды в расплаве было оценено и по объемным соотнокениям расплавных и флюидных включений из соответ.ствущих

ореолов. При этом учитывались преимущественное расположение флюидных включений по осям дипирамиды и их пространственное распределение в ореолах. Рассчитанная концентрация воды в расплаве составила 9-10 мае.X. Еще одну оценку можно получить, используя результаты экспериментального изучения синтетических гранитных составов. При давлении 8 кбар система достигает насыщения при 10-11 мас.Х Н20 (Иапеу, 1983). Поскольку в изученном кварце первичные декрепнтнрованные флюидные включения встречаются очень редко, можно предположить, что магма находилась в условиях, близких к насыщению летучими компонентами. Таким образом, оценки и расчеты концентрации воды в исходном расплаве показывают удовлетворительную сходимость. Поэтому можно заключить, что исходный расплав, из которого ярпст&пяиэовалпсь редкометалыше граниты Хоират Лзарсм, по составу отвечает фтористым топазеодернацни гранитам а характеризуется высокими концентрациями Н20 (9-10 мас.Х) и Р (до 0,5 мас.Х) яри яонняеннои содержания С1 (отноаенне Р:С1 Злпэяо з 18). •

Изэостно, что присутствие фтора приводит к заметному понижению температуры солидуса. Если , полное затвердевание гранитной яагмы с 2 мас.% Н20 происходит при 620-630°С, то Т соладуса онгонитовых магм, содержащих > 1 мас.% Н20, оценивается в 550 -570°С (Наумов, Коваленко, 1986). Учитывая рассчитанное давление флюида при кристаллизации кварца (8 ябар), истинная Г его появления близка к 640°С, а Т солидуса расплава - и 500-Е50°С (Напеу, 1983; ЬиЫ1, 1976). При этом источником с)тора для изученных гранитов могли бить биотит и хч4нбол виечакщих слиднсто-амфиболовых сланцев, (Б1пвие11, 1238), хотя прякых доказательств этого нет.

Анализ полученных данных выявил некоторые закономерности о эволюции породообразующих минералов. 1. На корреляционных диаграммах А11'1- (Ре+Мн+Мп) и К-Ыа видно, что от раннего к иозднему мусховиту происходят увеличение содержания Ре, Мв, Нп м уменыэение-Ма. 2. Состав полевого апата закономерно изменяется от Ап2)з в породе до чистого Ав в расплавных эялючениях. Это позволяет оценить температуру минеральных равновесий с помощью проекций составов полевых «¡патов на сольоус системы КаА13*308 - КА13130д (Ноу1в е.а., 1991). При эточ состозы цепочных полевых шпатов с разными К/Ыа-отношенняни лоаатся па изотерму 700°С для неупорядоченных структур, что согласуется с результатами термометрии расплавных включений. Отдельные участки гранита слоиены

- го - ;

ассоциацией: альбит (с низким содержанием К) + микроклин (с

низким содержанием №) + кварц + мусковит (с низким

* . содержанием Ре) * флюорит. Температура двуполевоипатового

равновесия для этого парагенезиса оценивается величиной 250°С,

что близко к данными по флюидным включениям во флюорите из

кварц-флюорнтового обособления в граните. Это свидетельствует

о наличии в граните минеральных парагенезисов как собственно

магматической стадии, так и автонетасокатического

гидротермального процесса, включающего образование кварц-

флюоритового обособления в граните.

Поскольку солидус изученного гранита представлен ассоциацией Ре-биотит (аннит) + кварц + калиевый полевой нпат, то Г02 при 500-550°С составляет 10_20-10~22 ати (ЕиввЪег, Копе», 1962).

Полученные данные позволили зафиксировать отдельные стадии эволюции гранитной системы. Давление флюида при кристаллизации раннего кварца близко к 8 кбар при 550°С. Потеря расплавными включениями частя содержащегося в них флюида произвела при 650°С в условиях падения давления от 8 до 6 кбар. Поздний кварц кристаллизовался при температуре предположительно 500-550°С и давлении 4-5 кбар. Кварц~ фпюоритовое обособление образовалось при 300°С и 0,1-вбар.

Условия образованна аильного флюорита. Полученные данные свидетельствуют, что флюидные включения из. ореолов около раеппавных включений в раннеиагиатическои кварце гранитов содержат такой ве низкокиндоалнзованный водный раствор, как и первичные флюидные включения в жильной флюорите. К тому же часть магматического флюида" имеет фтористую специфику, поскольку его Тэвтектихи иногда близка к -5°С. Это указывает на связь флюоржтового орудененвпе остывающими флюидами магматического происховденвп. Слабоконцентрированные .растворы могли возникнуть при. охлаждении Р-содержащнх флюидов, отделяввихся от остаточного гранитного расплава при 550°С. Необходимый для кристаллизации флюорита кальций мог. поступать с концентрированными растворами, о чем свидетельствуют их низкие значения Т эвтектики.

Так как включения с СО% во флюорите являются Вторичными, то температура 95°С (минимальная Т гомогенизации первичных флюидных включений) может быть принята в качестве верхнего температурного предела существования СОз-содержащего флюида. Это значит, что он не участвовал в рудоотложении и проявил

- ZI -

себя только в поздних процессах карбонатизации, что подтверждает и Т гомогенизации (100°С) флюидного включения в кальците из карбонатного прожилка в гранита. Интервал давлений при формировании жильного флюорита, оцениваемый по включении с углекислотой (типы 2 и 3), составляет 300-700 бар (Kennedy, 1954; Brown, Lamb, 1989). Введение поправки на давление повывает Т гомогенизации включений на 50-80° (Potter, 1977). Отсюда следует вывод, что флюорятовое месторождение Хоир&т Акареп образовалось при 400-150°С н 700-300 бар при участии высоко- в инэкоминерализованных флюидов. Присутствие растворов с промежуточной концентрацией свидетельствует о смешении флюидов, что может приводить к интенсивному рудоотложению (Наумов н др., 1987; Coolins, Strong, 1988; Zimmerman, Kesler, 1981 « др.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В этом разделе приводятся защищаемые положения и ряд выводов, которые следуют из анализа вещественного сос+ава, включений и могут быть важны для выбора направления дальнейших исследований.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Соловова, II.П., Фаузи, X., Бабанский, А.Д., Рябчиков, И.Д. Об источнике рудообразующих растворов флюоритового месторождения Хомрат Акарем, Египет (по данным изучения включений). Доклады .РАН, 1993, т. 330, с. 754-756.

2. Fauzi.Kh., Solovova, I., Babansky, A., Ryabchikov, I. Magnatlc source of fluids of fluorite deposit Homrat Akarem, -Egypt: evidences from inclusions in minerals. XJI Symposium ECROFI. Abs. Krakow, 1993.

3. Соловова, И.П., Бабанский, А.Д., Фаузи, X., Рябчиков, И.Д., Коненкова H.H. Состав включений в минералах и условия кристаллизации редкометальиых гранитов Хомрат Акарем, Египет. Геохимия, в печати.

Подписано в печать Формат 60x84/16 ' Заказ V

Усл. печ. л. {,1?> ' Тнраа // Г

Типография Россельхозахадемни 115598, Москва, ул. Ягодная; 12.