Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геохронологические этапы развития медно-молибден-порфировых рудно-магматических систем

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

Автореферат диссертации по теме "Геохронологические этапы развития медно-молибден-порфировых рудно-магматических систем"

5 Оп

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК I СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

Объединенный институт геологии, геофизики и минералогии

На правах рукописи

ТРАВИН Алексей Валентинович

ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКИЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ МЕДНО-МОЛИБДЕН-ИОРФИРОВЫХ РУДНО-МАГМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ (ЮГ СИБИРИ, МОНГОЛИЯ)

094.00.11 - геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени ггаидгадата геолвго-минералогических наук

Новосибирск 1994

Работа выполнена в Аналитическом Центре Объединенного института геологии, геофизики и минералогии Сибирского отделения РАН

Научные руководитель

- доктор гсолого-минералогических наук, профессор В.И.Сотников

Официальные оппоненты

- доктор геолого-минералогических наук, профессор Э. Г. Дистанов,

- кандидат геолого-минералогических наук М. М. Аракелянц.

Ведущая организация

- Научно-исследовательский геологический институт им. А. П. Карпинского (С.-Петербург).

Защита состоится

994 г. в

часов на заседании

Специализированного Срвета Д 002.50.05 при Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии РАН в конференц-зале.

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

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Объединенного института геологии, геофизики и минералогии РАН

Автореферат разослан 1994 г.

Ученый секретарь Специализированного Совет

доктор геол.-мин. наук

Введение

Актуальность. В настоящее время к медно-молибден-порфирозым месторождениям, обладающим большими запасами руд и являющимся одним из основных источников как меди, так и молибдена, проявляется большой теоретический и практический интерес.

В последние годы появилось большое число публикаций отечественных« зарубежных исследователей (В.Т. Покалов, А.И. Кривцов, И.Ф. Мигачев, B.C. Попов, Д.В. Рундквист, И.Г. Павлова, A.B. Пизнюр, В.И. Сотников, А.П. Берзина, В.Л. Хомичев, Г.А. Твалчрелидзе, Дж. Д. Лоуэл, Дж. М. Гилберт, В.Ф. Холлистер, Р.Х. Силлитое и др.), посвященных вопросам геологии, генезиса, физико-химических условий рудообразования этих месторождений. В ряде работ на основании большого количества накопленных данных строятся геолого-генетические модели медно-молибден-порфировых месторождений. Тем не менее большое число вопросов, касающихся временной продолжительности ипоследовательности различных магматических и рудообразующихпроцессов, их генезиса, остается дискуссионным. Решение этих вопросов представляется актуальным. Практическую значимость проблема приобретает в связи с появившимися в последнее время данными о зависимости степени перспективности некоторых рудных месторождений от числа формирующих их магматических и гидротермально-метасоматичесхих импульсов.

Целью настоящей работы являлось детальное изотопно-геохронологическое изучение ряда месторождений медно-молибден-порфировой формации, различающихся по масштабу, возрасту, тектоническим условиям их формирования и геохимической специфике. Необходимый для достижения поставленной цели современный уровень исследований предполагает после детального геологического изучения объекта использование комплекса независимых изотопных методов. Такой подход позволяет получать однозначную количественную возрастную информацию.

Задачм исследования: 1) Постановка современных методик K-Ar и Ar-Ar датирования, включая конструирование установок для выделения и очистки аргона. 2) Отработка методологии датирования с применением K-Ar, Ar-Ar, Rb-Sr методов с учетом специфики медно-молнбден-порфировых месторождений. 3) Выявление особенностей поведения K-Ar и Rb-Sr изотопных систем в породах и различных минералах в условиях, характерных для медно-у.олнбден-порфирояых местороходений. 4) Интерпретация изотопных данных, получение достоверной возрастной информации. 5) Сравнительный анализ временной последовательности и длительности магматических и руно-метасоматических процессов для ряда медно-иолибден-порфирОЕЫх месторождений Монголии и ¡ora Сибири.

Научная новизна работы:

1) Проведено детальное изотопно-геохронологическое исследование группы медно-молибден-порфировых месторождений комплексом методов - K-Ar, Ar-Ar, Rb-Sr - по минералам(породообразующим, акцессорным, гидротермальным) и породам. Получен большой фактический материал.

2) Впервые геохронологически обосновано ритмичное развитие медно-молибден-порфировых рудно-магматических систем на месторождениях: Эрдэнэтуин-Обо, Сорское, Цаган-Субурга.

3) Изучены особенности поведения K-Ar и Rb-Sr изотопных системе условиях, характерных для медно-молибден-порфировых месторождений.

Практическая значимость работы.

Полученные изотопно-геохронологические данные являются необходимой основой для построения геолого-генетических моделей медно-молибден-порфировых рудно-магматических систем. Практическую значимость имеет рассмотренная зависимость между количеством проявляющихся магматических и рудно-метасоматических ритмов и масштабом месторождений. Отработанная методология датирования с применением комплекса изотопных методов (K-Ar, Ar-Ar, Rb-Sr) окажется полезной при датировании не только медно-молибден-порфировых, но и месторождений других металлов, относимых в последнее время большим числом авторов к классу порфировых.

Фактический материал. Основой работы явился^ геологический материал, собранный сотрудниками лаборатории эволюции рудно-магматических систем по медно-молибден-порфировым рудным узлам Монголии, а также пробы пород и минералов по Сорскому месторождению (Кузнецкий Алатау), в отборе и геологической интерпретации которых непосредственное участие принимал и автор (1991-1992 гг.). Выводы в работе сделаны на основании 156 K-Ar датировок, 6 Аг-Аг спектров, 131 Rb-Sr определений.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 8 работ. Отдельные разделы работы докладывались на Всесоюзном совещании "Изотопное датирование эндогенных рудных формаций" (Тбилиси 1990), Всесоюзной школе-семинаре "Методы изотопной геологии" (Звенигород 1991), XIII симпозиуме по геохимии изотопов (Москва 1992), первом Международном симпозиуме по Прикладной изотопной геохимии (Норвегия 1993). Принят доклад на восьмой

Международной конференции по геохронологии, космохронологии и изотопной геологии (Беркли, США, 1994).

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Содержит страниц машинописного текста, включая 24 рисунка, 23. таблицы и список литературы (168 наименований).

Работа была выполнена под руководством доктора геол.-мин. наук В.И. Сотникова, которому автор глубоко признателен за постоянное внимание и поддержку. Автор особенно признателен заведующему лабораторией стабильных и радиогенных изотопов ОИГГиМ к.г.-м.н. В.А. Пономарчуку, создавшему прекрасные условия для работы, принимавшему активное участие в обсуждении результатов на всех ее этапах. Автор благодарен сотрудникам ОИГГиМ, принимавшим участие в совместных исследованиях и обсуждении работы: к.н. А.П. Берзиной, к.н. C.B. Есину и многим другим. С особой теплотой вспоминается стажировка в Геохронологической лаборатории ГИ РАН (Апатиты) у к.н. И.Л. Каменского, д.н. И.Н. Толстихина. Неоценимыми представляются внимание и поддержка, оказанные автору д.н. Ю.А. Шуколюковым, к.н. А.П. Мешиком, к.н. А.Б. Верховским, к.н. Е.М. Колесниковым, д.н. Г.С. Ануфриевым, к.н. Ю.П. Шергиной, д.н. Л.А. Неймарком, к.н. И.М. Морозовой и другими во время посещений изотопных лабораторий Москвы и Ленинграда. Работа не могла бы состояться без помощи и поддержки сотрудников лаборатории стабильных и радиогенных изотоцов: Ю.Н. Лебедева, Н.Л. Козыревой, к.н. Л.И. Разворотневой, к.н. В.Н. Меленевского, к.н. А.П. Перцевой, В.К. Гуниной, Д.С. Кузьмина, С.Н. Полесского, И.М. Морозовой, В.Ю. Киселевой и других.

Глава I. Вопросы геохронологии и изотопной геохимии медно-молибден-порфировых месторождений.

При разработке геолого-генетических моделей рудообразующих систем большое значение имеет точное знание возраста участвующих в формировании рудных месторождений процессов, выявление источников рудообразующего вещества. Решение этих вопросов может быть найдено в ходе изотопно-геохимических исследований, основывающихся на результатах детального геологического и геохимического изучения рудных объектов. Как правило, в отборе образцов, методиках анализа и при интерпретации полученных изотопных данных применяются подходы, обычные для других типов геологических объектов вне

рудных зон. Неучет при исследованиях специфики рудных районов может приводить к сомнительным, а подчас - неверным результатам.

Опираясь на результаты изучения большого количества медно-молибден-порфировых месторождений (Lowell, Gilbert, 1970; Sillitoe, 1973; Hollister et al, 1974; Сотников, Берзина, 1984; Звездов и др. 1989 и другие), можно выделить для них следующие наиболее общие черты: 1) временная и пространственная связь рудно-метасоматических процессов со становлением малоглубинных небольших тел порфировых пород; 2) наличие эксплозивных брекчий и сложного цикла гидротермально-метасоматических преобразований от высокотемпературной калишпатизации до средне-низкотемпературных серицитизации, аргиллизации; 3) многоэтапное развитие порфирового магматизма с проявлением всего цикла связанных с ним рудно-метасоматических преобразований, что приводит в конечном итоге к очень сложному облику месторождений.

Наблюдающееся на большинстве медно-молибденовых месторождений эксплозивное брекчирование, развитие лайковых комплексов, результаты петрологических исследований (Lowell, Gilbert, 1970; Сотников, Берзина, 1984) свидетельствуют в пользу гипабиссально-приповерхностных условий их формирования. Математическое моделирование охлаждения интрузий различного состава на этой глубине (Сох et al, 1979; Шарапов, Черепанов, 1986) показало, что их остывание происходит за 0.5-1.5 млн. лет. Поэтому совокупность возрастов, полученных для медно-молибден-порфировых месторождений, следует рассматривать, как результат большого числа кратковременных термальных и гидротермальных импульсов, связанных со становлением различных интрузивных тел.

В связи с ограниченностью работ, уделяющих особое внимание проблемам датирования рудных и, в частности, медно-молибден-порфировых месторождений, при интерпретации результатов изотопных исследований логично воспользоватся всем арсеналом накопленных знаний о поведении K-Ar, Rb-Sr изотопных систем в различных геологических обстановках.

1) В условиях контактового и регионального метаморфизма изотопные датировки чаще всего располагаются в ряд, объясняемый различием "пороговых температур" изотопных систем минералов (Dodson, 1973).

2) Масштабы миграции радиогенного стронция определяются присутствием флюидов (Горохов, 1985; 1987), поэтому при сухом термическом воздействии порода остается закрытой Rb-Sr системой, а диффузия стронция протекает из минералов-доноров (биотит, мусковит, калиевый полевой шпат) в минералы-акцепторы (плагиоклаз, апатит и др.). Степень нарушения Rb-Sr системы в породе при гидротермальных преобразованиях коррелируете* с минералогическими

изменениями образцов (хлоритизация, серицитизация). Для полной гомогенизации стронциевого отношения в породе требуется достижение изотопного равновесия между породой и флюидом, что требует взаимодействия с довольно большим объемом гидротермальных растворов.

3) Поведение изотопных систем в условиях гидротермальных преобразований существенно усложняется, поскольку миграция изотопов происходит, как правило, на фоне изменения структуры минералов под воздействием флюидов. Исследования И.М. Морозовой с соавторами (1982, 1987) показали, что механизм и закономерности миграции аргона в различных гидротермальных условиях зависят от состава флюидной фазы и могут не соответствовать концепции "пороговых температур". При перекристаллизации возможно как унаследование радиогенного аргона новообразующимся минералом из минерала-предшественника, так и захват из внешней среды.

4) Во многих работах указывается на присутствие в минералах приповерхностных (<2 км) щелочных интрузивов избыточного радиогенного аргона. Лекдл с соавторами (1989), используя петрографические данные, пришли к выводу, что избыточный аргон был захвачен амфиболами из позднемагматических или субсолидусных гидротермальных флюидов. Они предположили, что присутствие избыточного аргона является общим для эпизональных плутонов.

5) Заметное влияние на результаты изотопного датирования может оказать эксплозивное брекчирование, широко проявленное на медно-молибденовых месторождениях. Сопоставимое по интенсивности ударное воздействие приводит к значительному искажению К-Аг изотопной системы и захвату больших количеств аргона из внешней среды (Jessberger, Ostertag, 1982; Меяеневскнй и др., 1990).

6) К существенной перестройке изотопных систем могут привести экзогенные (Odin et al, 1991) и тектонические (Getty, Gromet, 1992; Пономарчук и др., в печати) процессы, оказывающие большое влияние на облик медно-молибденовых месторождений.

В тех случаях, когда потеря радиогенных изотопов происходит по механизму термически активированной диффузии, для уверенного определения возраста минералообразующего процесса или наложенного воздействия считается достаточным совпадение K-Ar возраста двух минералов с хорошей сохранностью радиогенного аргона (Морозова, Рублев, 1987) или двух минералов с различной способностью терять радиогенный аргон - критерий пары (Шанин и др., 1979).

Одним из признаков избыточного радиогенного аргона является увеличение возраста в последовательности от высококалиевых к низкокапиевым ассоциирующим минералам. Для учета содержаний избыточного аргона используют графические методы (Шуколюков и др., 1974), в частности, в системе координат:

радиогенный аргон - калий (диаграмма Харпера), ^Аг/^Аг-^К/^Аг. Эффективным способомидентификации и учета избыточного аргона является 40АгР'Аг метод возрастных спектров с применением различных корреляционных диаграмм.

Таким образом, можно заключить, что в пределах медно-молибденовых месторождений концентрируются практически все типы процессов, воздействий, способных привести к искажению изотопных систем. Это обстоятельство необходимо учитывать в первую очередь при отборе образцов и интерпретации полученных изотопных данных.

Глава II. Методика определения изотопного возраста.

Сложность датирования рудных месторождений, в том числе и медно-молибден-порфировых, обусловлена часто полихронностью их развития, наложенностью различных термальных процессов. Химический и минеральный состав пород, сформировавшийся в итоге, является зонально неоднородным, причем масштабы неоднородности могут иметь широкий диапазон. В этих условиях для фиксации последовательности геологических событий обычно требуется уменьшение величины навески анализируемого материала, в связи с чем разработка высокочувствительной аппаратуры и методик анализа представляется важной задачей.

Установка, сконструированная на базе масс-спектрометра МИ 1201 (рис. 1) объединяет: 1) систему экстракции с устройством предварительного обезгаживания образцов - 16, шлюзовым устройством - 15 и реактором - 14; 2) двухступенчатую систему очистки на титановых геттерах; 3) системы напуска эталонов и трассера. В системе экстракции основным узлом является реактор (14 на рис. 1), прототипом которого послужила конструкция А.П. Мешика. Использование а) точечной сварки для закрепления нагревателя из танталовой фольги, б) оригинального способа сварки молибденового тигля с титановым фланцем, в) криогенной ловушки между объемом нагревателя и диффузионным насосом упростило сборку и на порядок увеличило ресурс реактора.

Измерения на масс-спектрометре проводились в "статическом" режиме, обеспечиваемом с помощью сорбционного титанового насоса (6 на рис. 1). Выбор оптимальной температуры титанового зеркала, равной -114.5°С, позволил полностью решить проблему мешающих органических пиков в спектре масс (рис. 2).Холостой опыт установки по 40 Ar не превышал 1 -4* 10-•3 моль (40 мин при 1700°С)

В Ar-Ar методе образцы (5 - 300 мг) в капсулах из алюминиевой фольги облучались потоком быстрых нейтронов (5*1017) в кадмированном канале реактора НИИ ЯФ при ТПИ (г. Томск) типа ВВР-К. Градиент нейтронного потока контролировался мониторами (биотит "МСА-11") и не превышал 1.5%. Вклады

интерферирующих реакций учитывались с помощью солей К и Са. В целях повышения радиационной безопасности предварительная дегазация образцов производилась в оригинальной металлической конструкции (16 на рис. 1).

Рис. 1 Схема установки для определения аргона.

1,2,3,4 - вентили (соответственно: Ду-6, дозирующий, Ду-24, Ду-40); 5 - магн.-иониз. вакуумный датчик; 6 - вакуумметр - 1/8-001; 7 - высоковакуумная азотная ловушка; 8 - диф. насос Н-100; 9 - форбалон; 10 - вак. лампа ПМТ-2; 11 - форвак. механический насос; 12 - азотная ловушка; 13 - форвак. сорбционный насос; 14 -объем реактора с нагревателем; 15 - шлюз; 16 - устройство дегазации; 17 -вымораживающая ловушка; 18 - дозирующее устройство трассера; 19,20,21 -ампулы с активир. углем; 22,23 - титановые геттеры КНТ-36; 24,25,26 - балоны соответств. с атмосферным аргоном, гелием, аргоновым трассером; 27 -электрометр; 28 - источник ионов.

В К-Аг методе в объем тигля перед плавлением образца через вентиль (18 на рис. 1) напускалась порция 38Аг (3*10 8 нем3). Специальные исследования зависимости воспроизводимости результатов определения содержания аргона показали, что наилучшим материалом упаковки является Ni-фольга. Хорошей аппробацией установки явилось успешное участие в аттестации стандартного образца "МСА-12".

Содержание калия определялось из навесок 5-50 мг методом изотопного разбавления с погрешностью не более 1%.

ИЬ-Эг возраст определялся по отработанной многолетней практикой лаборатории методике, близкой к используемой в ГИНе (Буяхайте, Виноградов и ДР-, 1973).

Л

II

Л

а Т'гСс

(Л

V/»

С Т=-Н%$"С

О

с* Т~-ЩяГС

II

Рис. 2. Спектр масс атмосферного аргона, записанный при температуре титанового зеркала, равной а) 20 С; б) -114,5 С; в) -195,8 С.

Глава Ш. Геохронологические этапы магматизма медно-молибден-порфирового месторождения Эрдэнэтуин-Обо (Монголия).

Месторождение Эрдэнэтуин-Обо локализовано в Эрдэнэтском массиве породы которого, относящиеся к селенгинскому комплексу, образуют дифференцированную серию от габбро до лейкократовыХ гранитов (Сотников и др., 1977; Берзина, Сотников, 1989; Гаврилова и др., 1989). Во многих случаях в габбро, слагающих отдельные небольшие блоки, устанавливается гидротермально-метасоматическое воздействие, связанное с формированием гранитоидов. Рудоносный комплекс представлен штокообрачными телами и многочисленными дайками гранитоидных порфировых пород, цепочкой прослеживающихся в северо-западном направлении через рудные участки Оюут, Центральный, Северо-Западный. В развитии рудоносного комплекса устанавливаются три ритма порфировых пород и сопровождающих их рудно-метасоматических образований. На месторождении широко развиты брекчии, формировавшиеся при взаимодействии магматических расплавов с вмещающими интрузивными породами разного времени консолидации. Основные рудно-метасоматические образования месторождения связаны с первым порфировым ритмом. Рудная минерализация пространственно тяготеет х штокам порфировых пород, распространяясь во вмещающие гранитоиды на 300-500 м. Наиболее молодыми магматическими образованиями в пределах рудного узла являются пострудные дайки трахиандезитовых, сиенит-диоритовых порфиритов.

С учетом совмещенности в пределах рудного узла разновозрастных магматитов, возможности теплового и флюидного воздействия на изотопные системы пород (минералов) более поздних процессов интерпретация аналитического материала проводилась начиная с завершающих событий, датировки которых являются наиболее достоверными.

РЕЗУЛЬТАТЫ K-Ar и Rb-Sr исследований пород и минералов месторождения Эрдэнэтуин-Обо в обобщенном виде предстазлены на рис. 3. Совпадение на 95%-ом доверительном уровне нескольких K-Ar датировок по плагиоклазу и калишпату, отобранным с различных рудных участков, позволило сделать вывод о нижней границе возраста пострудных даек и порфиров III ритма и о наличии по крайней мере одного импульса термальной и гидротермальной активности, следующего за II ритмом рудоносного комплекса.

Возраст порфиров II (223+/-9 млн. лет) и I (252+/-11 млн. лет) ритмов установлен на основании совпадения K-Ar датировок (двух биотитов, двух калишпатов, плагиоклаза для II и двух биотитов - для I порфиров) с оценкой Rb-Sr возраста по породам (регрессия по линейной группе соседствующих точек и одной отдаленной). Общим является отклонение K-Ar датировок некоторых плагиоклазов в сторону более молодых возрастов магматитов. Вероятно, температура наложенного

воздействия превысила относительно невысокую температуру закрытия изотопной системы этих минералов.

Рис. 3. Сводная диаграмма результатов геохронологического исследования пород и минералов месторождения Эрдэнэтуин-Обо.

1 - Среднее из N К-Аг датировок; 2 - Rb-Sr возраст по породам; 3 - Единичная K-Ar датировка; 4 - Rb-Sr датировка по ассоциирующим минералам.

Rb-Sr система пород является более устойчивой к наложенным преобразованиям, поэтому регрессия по группе близких точек "и одной отдаленной позволила оценить возраст гранитоидов - 280+/-13 млн. лет. По видимому, не случайным является совпадение с этим результатом Rb-Sr возраста по минералам наиболее древних габброидных пород (280+/-10 млн. лет). Установленный на этом основании возрастной рубеж 280+У-12 млн. лет вероятнее всего соответствует времени образования гранитоидов селенгинского комплекса и дает оценку снизу возраста габброидных пород.

Остальные K-Ar и Rb-Sr датировки по минералам гранодиоритов, габбро и рудно-метасоматических образований распределились в диапазоне, охватывающем все ранее полученные возраста. Большая часть минералов (4 биотита, 7 роговых обманок, 1 серицит) показали K-Ar возраст в промежутке от 248 до 235 млн. лет. Возможно, это говорит о некотором сдвиге рудно-метасоматических преобразований I ритма во времени относительно становления порфиров. K-Ar возраст 6-ти биотитов, 3-х роговых обманок, гидрослюды, 2-х плагиоклазов совпал с возрастом II порфиров подтверждая'достоверность определенного ранее возраста. Два Rb-Sr возраста по минералам гранитоидов, К-Аг возраст роговой обманки, гидрослюды, калишпата в совокупности с датировками плагиоклазов из III, порфиров позволяют говорить о достоверно установленном импульсе рудно-метасоматических преобразований-с возрастом 204+/-10 млн. лет. Аналогично, К-Аг возраст биотита, калишпата. в совокупности с возрастом двух плагиоклазов и калишпата из пострудных, даек дают основание говорить об импульсе гидротермальной активности с возрастом 180+/-8 млн. лет. Чтобы решить, связаны ли эти импульсы со становлением III порфиров и пострудных даек, необходимо определить возраст соответствующих магматитов с помощью'других изотопных методов.

Изучение эволюции (87Sr/86Sr)j пород месторождения (селенгинские гранитоиды -0.70403+/-3; I порфировый ритм - 0.70417+/-5; II порфировый ритм - 0.70412+/-2) показало, что по классификации Тэйлора (1981) исследованные ' магматиты продуцировались в тектонической обстановке, характеризующейся отсутствием больших количеств древнего континентального материала. Изотопный состав стронция ранних ангидритов (от 0.70393 до 0.70416) совпадает или несколько ниже начальных отношений стронция соответствующих им магматитов (I и II порфировые ритмы). Изотопный состав поздних ангидритов (от 0.70409 до 0.70490) повышен и определяется интенсивностью наложенных гидротермальных преобразований, приводящих к выносу из вмещающих пород стронция с повышенными изотопными-отношениями. Изучение изотопного состава стронция таких минералов, как ангидрит, сфен, апатит показало, что наиболее подходящим для непосредственной оценки первичного изотопного состава стронция из "малорубидиевых" минералов оказался апатит (от 0.70393 до 0.70423).

Таким образом выявлена сложная полихронная история формирования крупнейшего в Азии месторождения Эрдэнэтуин-Обо, включающая на протяжении 80 млн. лет не менее четырех импульсов магматической и гидротермальной активности.

Глапа IV. Геохронологичсские этапы магматизма Сорского медно-молнбден-порфирового рудного узла (Кузнецкий Алатау)

Сорское медно-молибденовое месторождение (Покгйгов, Пастухова, 1961; Сорское ..., 1976) расположено в северной части сложно построенного Уйбатского плутона (восточный склон Кузнецкого Алатау), сложенного разнообразными по составу породами (Кузнецов и др., 1971). В составе плутона участвуют две группы пород: меяанократовые гранитоиды (гранодиориты, кварцевые сиено-диориты, меланограниты), формировавшиеся в результате крупномасштабных процессов метасоматической переработки и магматического замещения вмещающих толщ под воздействием глубинных интрателлурических растворов, и более однородная группа гранитов и лейкогранитов, для которых характерны процессы внедрения. С лейкогранитами связывается формирование кварц-биотит-калишпатовых тел, которые испытывают последующие преобразования при развитии наложенных рудко-метасоматичесхих процессов.

В пределах Уйбатского плутона встречаются более древние изверженные породы: габбро, габбро-нориты, пироксеновые диориты, в различной степени преобразованные под влиянием гранитоидных масс.

Рудоносный порфировый (сорский) комплекс, проявившийся во времени после формирования штоко- и дайкообразных тел лейкократовых гранитов, развивался многоэтапно. В последовательности внедрения выделяются: порфиры I, II и Ш, сопровождающиеся рудно-метасоматическими образованиями, • наиболее интенсивными между внедрением порфиров I и II. На месторождении и в его окрестностях широко проявлены также относящиеся к порфировому комплексу дайки и мелкие штокообразные тела спессартитов, диоритовых порфиритов, пересекающих вмещающие гранитоиды, на которые в свою очередь накладывается кварц-молибденитовая минерализация.

Все эндогенные образования Сорского месторождения пересекаются дайками диабазовых порфиритов, являющимися корнями выполняющих наложенные Минусинские впадины девонских эффузивов.

РЕЗУЛЬТАТЫ K-Ar, Ar-Ar, Rb-Sr датирования Сорского месторождения в обобщенном виде представлены на рис. 4. На основании совпадения

1) Rb-Sr изохронного возраста по породам предрудных даек; 2) Ar-Ar возраста (рис. 5) калишпата, политизированного при гидротермальной проработке в процессе внедрения порфиров I; 3) K-Ar датировок по минералам предрудных порфировых даек, рудно-метасоматических образований, порфиров III сделан вывод о том, что становление всех образований рудоносного комплекса происходило 388+/-18 млн. лет назад.

Рис. 4. Сводная диаграмма результатов геохронологического исследования пород и минералов Сорского месторождения.

1 - Среднее из N К-Аг датировок; 2 - Rb-Sr возраст по породам; 3 - Аг-Аг возраст по минералам; 4 - K-Ar единичная датировка; 5 - Rb-Sr по ассоциирующим минералам.

Возраст поздних гранитов, каркасных лейкогранитов и связанных с ними кварц-биотит-калишпатовых тел (433+/-12 млн. лет) определен на основании совпадения Rb-Sr изохронного возраста по гранитам, Ar-Ar возраста по биотиту, K-Ar датировок по минералам (рис. 4). Интерпретация K-Ar датировок минералов гранитов (см. пример в табл. 2) затруднена с одной стороны признаками захваченного радиогенного аргона (завышенный относительно других возраст кварца), с другой - омоложением возраста роговой обманки, обусловленным ее перекристаллизацией при рудно-метасоматических преобразованиях. Для гранитоидов замещения Уйбатского плутона на основании совпадения K-Ar датировок по 3-м роговым обманкам и 6-и биотитам возраст роговообманково-

биотнтовых гранодиоритов, плагиогранитов, монцонитов - 451+/-10 млн. лет; по К-Ai датировкам ассоциирующих биотита и роговой обманки двух проб и Rb-Sr возрасту по минералам одной из этих проб возраст сиено-диоритов и кварцевых диоритов 475+/-8 млн. лет (рис. 4). K-Ar датировки наиболее древних и, соответственно, наиболее измененных габброидов, расположились в диапазоне всех ранее определенных возрастов (рис. 4).

Ш

Ш

К

^ 3t0

v

t

I

зго

W ел ifi

Клоыеензао

Рис. 5. Ar-Ar возрастной спектр калишпата N77a (Сорское месторождение).

Изучение эволюции (87Sr/86Sr)i магматических образований (ранние гранитоиды - 0.70441+/-13; граниты, лейкограниты - 0.70460+/-7; предрудные порфировые дайки -0.70452+/-7; порфиры I -0.70481+/-14; порфиры II - 0.70513+/-19; порфиры III -0.70451+/-11)" показало, что все изученные магматиты имеют более высокие начальные отношения стронция по сравнению с магматитами медно-порфировых месторождений Монголии. По классификации Тэйлора (1981) полученные отношения свидетельствуют в пользу переходного характера тектонической обстановки между внутрикратонной и обстановкой молодой коры. Это согласуется с представлениями о формировании месторождения в постколлизионной обстановке (Berzina et al, 1993). Повышенные относительно предрудных порфировых даек и порфиров III (87Sr/86Sr)i порфиров I и II объясняются контаминацией стронцием,

выделенным из вмещающих гранитоидов или карбонатных толщ во время рудно-метасоматических преобразований. Результаты исследования 87Sr/8sSr акцессорных апатитов (от 0.70407 до 0.70460) свидетельствуют, что этот минерал является надежным консервантом стронция, захваченного во время своего образования.

Таким образом, выявлена сложная, включающая не менее трех этапов, история проявления магматизма в Сорском рудном узле с общей продолжительностью свыше 100 млн. лет, с интервалом между вмещающими гранитоидами и рудоносным комплексом около 30 млн. лет.

Глава V. Изотопно-геохронологическое исследование медно-молибденовых месторождений Цаган-Субурга, Хунгут, Оюут-Обо.

Находящийся в Южно-Монгольском вулканическом поясе Цаган-Субургинский рудный узел (Медно-рудные ..., 1985) локализован в пределах одноименного массива габбро-монцонит-банатитовой формации, сложенного сиенит-диоритами, адамеллитами, граносиенитами, гранодиоритами, диоритами, гранитами. Среди пород массива широко развиты дайки и штокообразные тела лейкократовых гранитов, гранит-, граносиенит-порфиров, аплитов, относящиеся вместе со связанной с ними медно-молибденовой минерализацией к рудоносному комплексу.

Хунгут-Шутенский рудный узел объединяет медные и молибденово-медные проявления, размещенные в контактовых зонах небольших гранитоидных массивов позднекаменноугольного возраста, сложенных гранодиоритами, диоритами, кварцевыми диоритами. Основная рудная минерализация сконцентрирована в пределах Хунгутского и Шутенского массивов и на прилегающих к ним площадях и связана с многочисленными дайками диоритовых порфиритов, микродиоритов.

Оюутский рудный узел объединяет разнообразные по минеральному составу меднорудные проявления в пределах Оюутского интрузивного массива гранодиоритов. Пространственно они связаны с телами мелкозернистых лейкократовых гранитов.

ВОЗРАСТ гранитоидов Цаган-Субургинского массива установлен на основании совпадения К-Аг датировок 5-и роговых обманок и Rb-Sr возраста по породам -356+/-17 млн. лет.

Изохронный Ar-Ar возраст метасоматического калишпата (рис. 6), совпавшие с ним K-Ar датировки роговых обманок и биотита из гранодиоритов (вероятно, изотопная система последних минералов была "омоложена" во время образования магматитов рудоносного комплекса) позволили сделать вывод о возрасте лейкогранитов, гранит-порфиров и связанных с ними рудно-метасоматических образований Цаган-Субургинского рудного узла - 325+/-5 млн. лет.

По совпадающим K-Ar датировкам ассоциирующих минералов установлен возраст -Хунгутского (327+/-11 млн. лет) и Оюутского (330+/-11 млн. лет) интрузивных гранитоидных массивов.

Ко-гшчестао выделившегося

Рис. 6. Аг-Аг возрастной спектр (а) и корреляционная диаграмма (б) полевого шпата N! 16 (Цаган-Субургинское месторождение)

Активизация гидротермальных процессов, связанная с внедрением даек диоритовых порфиритов и микродиоритов на площади рудопроявления Хунгут по К-Ar датировкам полевого шпата и роговой обманки, произошла 299+/-13 млн. лет назад.

Средние (87Sr/86Sr), пород Цаган-Субургинского массива (0.70407+/-17) и расположенных в них штокообразных тел лейкократовых гранитов и порфиров (от 0.70397 до 0.70450) попали в интервал мантийных значений (Moorbath et al, 1967).

Повышенные относительно магматитов вмещающего массива отношения'стронция в некоторых лейкогранитах объясняются контаминацией стронцием, выделившимся из вмещающих гранодиоритов во время, рудно-метасоматических преобразований.

Таким образом в пределах Цаган-Субургинского месторождения, являющегося наиболее значимым в пределах Южно-Монгольского вулканоплутонического пояса, проявилось два этапа магматизма с разрывом около 30 млн. лет. Подобная же ситуация намечается и для месторождения Хунгут.

Глава VI. Изотопно-геохронологическое исследование медно-молибденозых рудопроявлений Хармаггайского рудного узла.

Площадь рудопроявления Хармагтай сложена туфогенно-осадочными породами угомырской (D1-2) и вулканогенными отложениями дусинообинской (СЗ-Р1) свит, которые вмещают субвулканические тела и дайки диоритовых порфиритов, реже-гранодиорит-порфиров и андезитов. Медное оруденение приурочено к кольцеобразной вулканоплутонической структуре, Восточнее (в 15 км) расположено рудопроявление Дучин-Хурал, приуроченное к одноименному массиву слабо порфировидных гранодиоритов и субширотной полосе более поздних штокообразных тел гранодиорит-порфиров. К западу от Хармагтая расположено рудопроявление Оботу-Хира, приуроченное к южной части сложного по форме массива диоритовых порфиритов. С запада к Оботу-Хира примыкает рудопроявление Хан-Худук, где массив гранодиоритов прорывает отложения ихзшанхайской и угомырской свит. В отличие от пород массива Дучин-Хурал, подвергнутых интенсивной гидротермальной переработке, породы массива Хан-Худух, находящегося в стороне от рудной минерализации, выглядят относительно свежее.

РЕЗУЛЬТАТЫ Ar-Ar исследования плагиоклазов (рис. 7, 8), выделенных из диоритовых порфиритов рудопроявления Хармагтай, и K-Ar датировка роговой обманки свидетельствуют, что возраст субвулканических тел диоритовых порфиритов и связанных с ними рудно-метасоматических образований равен 297+/-6 млн. лет. Закрытие изотопных систем плагиоклазов произошло в среде, содержащей аргон с повышенным изотопным отношением.

На основании К-Аг датировок семи роговых обманок, четырех биотитов, Rb-Sr возраста по ассоциирующим биотиту и роговой обманке установлено, что рудно-метасоматический процесс на рудопроявлениях Оботу-Хира, "Хан-Худук, Дучин-Хурал протекал одновременно с таковым рудопроявления Хармагтай. Возраст Хан-Худукского интрузивного массива на основании Rb-Sr определений по породам и роговой обманке и К-Ar датировки роговой обманки (359+/-9 млн. лет) совпал с возрастом Цаган-Субургинского массива.

о qs >,о

Количество выделившегося 3"Аг

OfiOJ

0,002

0,001

О 0,01 0,02 0,03 3,Arl*"Ar

Рис. 7. Аг-Аг возрастной спектр (а) и корреляционная диаграмма (б) плагиоклаза К1536 (Хармагтайский рудный узел).

(S'Sr/^Sr^ пород Хан-Худукского массива (0.70417+/-15) и порфировых интрузий (от 0.70410 до 0.70435) оказались практически идентичными. Они находятся в интервале мантийных значений (Moorbath et al, 1967).

Формирование рудопроявления Хармагтай происходило 297+/-б млн. лет назад в течении одного импульса магматической и гидротермальной активности. Одноактное проявление эндогенных процессов привело к образованию только мелкомасштабных рудных концентраций.

£ д го

о S

§

% зоо 1

280

о a,s fto Количество выделившегося 39Ап "А^/^ар _-_-

а ооз

о,оог osooi

0,07

002

0,03 "Аг/^Аг

Рис. 8. Аг-Аг возрастной спектр (а) и корреляционная диаграмма (б) плагиоклаза N154 (Хармагтайский рудный узел).

Основные защищаемые положения

1) Разработан комплексный подход к датироваяию медно-молибден-порфи-ровых месторождений, опирающийся на подробное петрографическое, пегрохимическое изучение и включающий: а) целенаправленный отбор образцов, учитывающий возможность разнообразного искажения изотопных систем, б) датирование комплексом (K-Ar, Ar-Ar, Rb-Sr) методов по мономинеральным микронавескам (для К-Ar 'возраста - несколько мг), в) интерпретацию результатов исследований, учитывающую многоэтапность проявления формирующих облик месторождений процессов.

2)- Комплексными изотопно-геохронологическими исследованиями датированы проявления магматизма медно-молибден-порфировых рудных узлов юга Сибири и Монголии. Впервые для Сорского рудного узла (Кузнецкий Алатау) обоснованы возраст (338.+/-18 млн. лет) рудоносного порфирового комплекса и связанных с ним рудно-метасоматических образований, • для месторождения Эрдэнэтуин-Обо (Северная Монголия) продатированы два ритма порфирового магматизма и импульсы рудно-метасоматической активности (соответственно -250+/-10, 222+/-6, 204+/-Ю млн. лет).

3) Получено геохронологическое обоснование широко обсуждаемой- модели дискретно-направленного развития медно-мОлибден-порфировой рудно-магматической системы: а) длительного (до 100 млн. лет) развития магматизма с интервалами-Между отдельными магматическими импульсами около 30 млн. лет; б) возрастного разрыва (20-30 млн. лет) между становлением вмещающих фанеритовых гранитоидных плутонов и проявлением рудоносного порф11рового комплекса; в) ритмичного развития рудоносного комплекса и связанных с ним рудно-метасомагических образований.

3) Для магматлтов и рудно-метасоматических образований медно-молибденовых месторождений проведен анализ временной эволюции стронциевых отношений. Установлено, что развитие магматизма медно-молибден-порфировых рудных узлов Монголии (87Sr/S6Sr, порядка 0.7041) происходило в тектонических обстановках, исключающих существенную 'контаминацию расплавов коровым материалом. Для рудоносного порфирового магматизма Сорского месторождения 87Sr/86Srj от 0.7045 до 0.7051 свидетельствует об участии корового источника.

Опубликованные работы по теме диссертации

1. Сотников В.И., Берзила А.П., Пономарчук В.А., Разворотнева Л.И., Травин A.B. K-Ar и Rb-Sr датирование модно-молибденового месторождения Эрдэнэтуин-Обо (Монголия) // Изотопное датирование эндогенных рудных формаций: Тез. докл. Всесоюз. совсщ., Тбилиси -Киев, 1990. - С. 146-148.

2. Сотников В.И., Бсрзина А.П., Павлов А.Л., Пономарчук В.А., Барзина А.Н., Гимон В.О., Травин A.B. Определяющие элементы генетической модели! медно-молкбден-порфнро^он рудно-мггматической системы // Геол. рудн. мест. - 1991. -N.3. - С.61-6&.

3. Травин A.B., Пономарчук В.А., Лебедев Ю.Н., Полесский C.B. K-Ar изотопное датирование мономинеральных фракций // Методы изотопной геологии: Тез. докл. Зсесоюз. школы-семинара, Звенигород -Санкт-Петербург, 1991. - С. 159-161.

4. Меленевский В.Н., Соловьев А.Н., Травин A.B. Калий-аргоновая систематика гранитов, деформированных в условиях импульсного нагружения // Там же - С. 102103.

5. Меленевский В.Н., Юсупов Т.С., Травин A.B., Королева С.М., Пономарчук

B.А. Применение метода страт в датировании гетерогенных полевых шпатов K-Ar методом //Там же - С. 103-105.

6. Сотников В.И., Берзина А.П., Пономарчук В.А., Травин A.B., Разворотнева Л.И. Изотопы стронция в минералах медно-молибден-порфирового месторождения Эрдэнэтуин-Обо // ХШ симпозиум по геохимии изотопов: Тезисы - Москва, 1992. -

C.185-186.

7. Сотников В.И., Пономарчук В.А., Берзина А.П., Травин A.B. Изотопный состав стронция и серы в ангидритах медно-молибденового месторождения Эрдэнэтуин-Обо (Монголия) // Докл. Академии Наук. -1992. - Т.326. - N.6. - С. 10391042.

8. Сотников В.И., Берзина А.П., Пономарчук В.А., Травин A.B. Геохронологические рубежи медно-молибден-порфирового месторождения Эрдэнэтуин-Обо // Геология и геофизика. В печати.

Редактор A.B.Владимирова Технический редактор О.М.Вараксина

Подписано к печати 21.04.94. Бумага 60x84/16. Печ.л.1,2. Уч.-изд.лЛ,2 Тираж 100.- Заказ 82.

Новосибирск,90, Университетский просп.,3, 0ИГШ СО РАН, У0П