Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геологическое строение и условия формирования серебро-полиметаллического рудного поля Леншуйкен

ВАК РФ 25.00.11, Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

Автореферат диссертации по теме "Геологическое строение и условия формирования серебро-полиметаллического рудного поля Леншуйкен"

На правах рукописи

ЯНЛэй

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ СЕРЕБРО-ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО РУДНОГО ПОЛЯ ЛЕНШУЙКЕН (ЮЖНЫЙ КИТАЙ)

Специольность: 25.00.11 - геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

АВТОРЕФЕРАТ дессертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

15 (.¡др іш

Москва 2012

005013802

005013802

Работа выполнена на кафедре геологии, геохимии и экономики полезных ископаемых геологического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова

Научные руководители:

доктор геолого-минералогических наук профессор Старостин Виктор Иновович

доктор геолого-минералогических наук профессор У Ганге

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук Болтов Александр Владимирович

кандидат геолош-минералогических наук Звездов Вадим Станиславович

Ведущая организация:

Российский университет Дружбы народов геологический факультет

Защита состоится «30» марта 2010 г. в 1$:30 часов в ауд. 415 на заседании диссертационного совета Д 501.001.62 Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1,Ленинские горы, МГУ, Геологический факультет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Геологического факультета Московского государственого университета имени М.В.Ломоносова (главное здание, 6 этаж).

Автореферат разослан «28» февраля 2012 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д 501.001.62 Доктор геолого-минералогических наук

Н.Г.Зиновьева

Введение

Актуальность работы. По всем параметрам рудное поле Леншуйкен является уникальным объектом, так как его нельзя четко отнести ни к одному промышленному типу месторождений. Оно сочетает в себе особенности сразу трёх генетических типов: медно-порфирового, серебро-полиметаллического порфирового и стратиформного. На каждый тип по отдельности приходятся в мире: до 30% добываемой меди, 50% серебра и до 70% свинца и цинка. В пределах вокруг Тихоокеанского металлогенического рудного пояса широко развиты все три отмеченных типа, однако, нет объекта, где бы все они были бы совмещены в едином пространстве. Проблемам металлогении, геологии и геохимии серебряных месторождений этого региона посвящены многочисленные работы М.М. Константинова, A.B. Костина, A.A. Сидорова (2003), A.B. Волкова (2001), А.И. Кривцова, И.Ф. Мигачева, B.C. Звездова (2001), Г.В. Ручкина (1984), И.Г. Павловой (1978), В.В. Дьяконова (2011), Р. Сшитое (1973), В. Холлистера (1978), Ту Гуанчжи (1989), Пей РонФу (1995), Чжай Юйшен (1999, 2000) и многих других.

Серебряно-полиметаллическое рудное поле Леншуйкен расположено в провинции Цзянси и является одним из наиболее значимых Ag-Pb-Zn месторождений в Китае. Оно представляет собой интересный для изучения объект, поскольку на нем порфировый тип оруденения (Cu-порфировый и Ag-Pb-Zn-порфировый) непосредственно сочетается со стратиформным.

Несмотря на многочисленные исследования геологическая изученность рудного поля недостаточна. Поэтому детальное изучение условий образования полигенных и полихронных серебряно-свинцово-цинковых руд позволит в будущем целенаправленно подходить к исследованию подобных геологических образований. Поскольку разведанные крупные запасы Ag, Pb и Zn руд существенно отработаны, а многие геолого-генетические проблемы не решены, то крайне актуальна проблема установления основных условий рудообразования, а также пространственно-временных закономерностей распределения рудной минерализации в геологических структурах рудного поля.

Цели и задачи исследования. 1. Изучение геологических особенностей строения и оруденения рудного поля Леншуйкен. 2. Определение геохимических особенностей состава рудообразующих флюидов на основе изучения флюидных включений в минералах руд. 3. Изучение стабильных и радиогенных изотопов (S, С, О и РЬ) для выяснения возможных источников рудной минерализации. 4. Определение возраста магматического циркона рудоносных гранит-порфиров методом U-Pb ионно-ионной масс-спектрометрии (SHRIMP). 5. Разработка генетической модели рудообразующего процесса на месторождениях рудного поля.

Научная новизна. Впервые на основе исследования флюидных включений была показана геохимическая и парагенетическая связь рудообразующих флюидов с порфировой минерализацией. Впервые на основе исследования стабильных изотопов S, РЬ, С и О были установлены источники рудной минерализации. Впервые был определен возраст рудоносных порфиров с помощью метода SHRIMP. На основе полученных данных автором была разработана генетическая модель рудообразующего процесса, включающая два этана развития месторождения: вулканогенно-осадочный и субвулканический гидротермальный (порфировый).

Фактический материал и методы исследования. Рудное поле Леншуйкен изучалось автором в 2008-2010 гг. совместно с профессором В.И. Старостиным и профессором У Ганго. Отобрано более 200 проб. Изготовлено 80 шлифов и аншлифов, 40 прозрачно-полированных пластин для исследования флюидных включений, выполнено более 200 анализов пород и руд. Петрографическое изучение прозрачных и полированных шлифов проводилось автором на кафедре геологии, геохимии и экономики полезных ископаемых геологического факультета МГУ. Микрозондовые исследования с участием автора были проведены в центре при Пекинском научно-исследовательском институте геологии урана (ВШЮ). Изучение флюидных включений проведено автором в лаборатории геологии рудных месторождений ИГЕМ РАН под руководством профессора В.Ю. Прокофьева. Изотопный анализ выполнен в лаборатории изотопной геохимии в Институте геологии и геофизики Китайской академии геологических наук. Петрохимические анализы были проведены в лаборатории геологических процессов при Китайском геологическом университете (Пекин).

Практическая значимость работы. Полученные данные свидетельствуют о выделении значительного объема рудоносных флюидов при кристаллизации на субвулканических уровнях гранит-порфиров, приведших к образованию промышленных скоплений Ag-Pb-Zn руд порфирового типа. Кроме того, вулканогенно-тектонические процессы способствовали регенерационному переотложению первичной стратиформной минерализации и образованию промышленных концентраций в прожилково-вкрапленных залежах. Оба процесса существенно расширяют рудный потенциал района.

Защищаемые положения:

1. Рудное поле Леншуйкен расположено в пределах западной дуги Тихоокеанского металлогенического пояса в юго-восточном Китае. Оно приурочено к складчатому сочленению платформ Янцзы и Южно-Китайской в области поднятия Вуи. Здесь проходит СВ граница вулканогенного континентально-окраинного серебро-полиметаллического пояса, сформировавшегося в яньшаньское время на позднедокембрийском основании. Пояс слагают вулканогенно-терригенно-карбонатные отложения карбонового и юрского возраста, прорванные .1 и Сг кислыми и субщелочными интрузиями.

2. Основной рудоконтролирующей структурой в районе является зона глубинных разломов СВ простирания: и ¥2. Ь'1 - является региональным глубинным разломом, который контролирует источник рудоносной магмы и расположение вулканических сооружений, а разлом ¥2 - надвиг, по которому докембрийские метаморфические и каменноугольные породы надвинуты на юрский вулканический комплекс. Этот надвиг служил экраном для рудоносных флюидов и контролировал интрузивные тела и кварцевые жилы с Ag-Pb-Zn оруденением.

3. В формировании месторождения выделяются два этапа: первый вулканогенно-осадочный стратиформный; второй субвулканический, связанный с внедрением гранит-порфиров, метасоматической переработкой вулканогенно-осадочных пород и перераспределением минерализации первого этапа с формированием прожилково-вкрапленных серебро-полиметаллических руд. Второй этап делится на три стадии,

парагенетически связанные с субвулканическими гранит-порфирами и игнимбритами: раннюю магнезиально-железистую, среднюю медно-серебряно-свинцово-цинковую и позднюю эпитермальную Ag-Pb-Zn.

4. На месторождении широко проявлены гидротермально-метасоматические изменения. Они представлены тремя парагенетическими ассоциациями, которые формируют вертикальную и горизонтальную зональность: 1. внешняя пропилитовая (альбит-хлорит-кварц-пиритовая); 2. внутренняя аргиллизитовая (кварц-серицит-хлоритовая с зонами вторичных кварцитов) и 3. поздняя хлорит-карбонатная. Рудная минерализация связана со второй ассоциацией.

5. Процессы рудообразования протекали при температуре 340-140°С. Рудоносные флюиды представляли солевой раствор состава Са304 ^С12)МаС1-КСЬН20. Широкий диапазон концентраций солей (11.7-0.2 мае. %-экв. 1ЧаС1) в рудообразующих гидротермах объясняется смешением двух флюидов, один из которых был пресным, а другой содержал хлориды в концентрации около 12 мае. % или более и имел магматическое происхождение. Изотопные показатели кислорода и водорода также указывают на то, что магматогенные флюиды взаимодействовали с атмосферной водой. Изотопные отношения кислорода и углерода в карбонатных минералах указывают на то, что углерод и кислород в них в основном из магмы и лишь отчасти из вмещающей толщи. Данные по изотопам свинца указывает на то, что источником свшща в составе руды, является метаморфический фундамент. Ag-Pb-Zn оруденение образовалось на поздней орогенной стадий в среднеяньшаньское время. Главным источником серы является магматическая система, и в разной степени участвует сера из вмещающих толщ.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано: 4 статьи в журналах, одна статья в сборниках материалов конференций и 2 тезисов докладов. Материалы диссертации были доложены на Международной конференции студентов и аспирантов «Ломоносов-2011», «Ломоносов-2012» (Москва, МГУ) и на Международной научной конференции посвященной 100-летию со дня рождения академика В.И.Смирнова (Москва, 2010)

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения; имеет объем 135 страниц текста, включая 20 таблиц, 40 рисунков и список литературы из 50 наименований.

Благодарности. Автор выражает огромную благодарность своему научному руководителю: проф. В.И. Старостину, а также всем сотрудникам кафедры геологии, геохимии и экономики полезных ископаемых геологического факультета МГУ. Особую благодарность автор выражает проф. В.Ю. Прокофьеву за помощь в проведении термобарогеохимических исследований и ценные консультации в процессе написания работы. Значительная часть фактического материала была получена при полевых работах в сотрудничестве с поисково-съёмочной бригадой 912 при Департаменте геологии и разведки полезных ископаемых провинции Цзянси. Автор благодарит всех китайских коллег за помощь в лабораторных исследованиях. Отдельную благодарность автор выражает научным руководителям в Китае, профессору У Ганьго и Джан Да за неоценимую помощь. Кроме того, автор выражает глубокую признательность за финансовую поддержку в исследованиях Китайскому государственному фонду стипендий (грант № 2009640014).

Содержание работы.

Геологическому строению рудного района Леншуйкен посвящены работы: Deng Shaoming (1985, 1986, 1991), Huang Zhenqiang (1992), Liu Xun (2001,2002), Luo Zhijue (1985, 1991), Meng Xiangjin (2007),Qi Inying (1987), Wang Ancheng (1991), Wei Mingxiu (1997), Xu Wenxi (2001), Yang Mrnggui (2002), Zhao Zhigang (2008), Zuo Liyan (2008,2009) и многие другие.

Рудное поле Леншуйкен находится на юго-востоке Китая в провинции Цзянси и расположено в пределах западной дуги вокруг Тихоокеанского металлогенического рудного пояса. Оно приурочено к складчатому сочленению платформ Янцзы и ЮжноКитайской в области поднятия Вуи. Здесь проходит СВ граница вулканогенного континектально-окраинного серебро-полиметаллического пояса, сформировавшегося в яньшаньское время на докембрийском фунданменте. В региональном плане структура рудного поля контролируется Южно-Китайской складчатой системой и глубинными разломами: Йинг Тан - Ань Юань и Йинг Тан - Руи Чанг (рис. 1).__

Рис 1. Геологическая карта серебро-полиметаллического рудного поля Леншуйкен и схематическая структурно-тектоническая карта региона.

В геологическом строении района принимают участие следующие стратифицированные образования: чехол сложен каменноугольными, пермскими, триасовыми, юрскими, меловыми, и четвертичными породами; фундамент представлен верхнепротерозойскими метаморфизованными отложениями, сложенными породами яруса Шеншань и метаморфической гнейсово-сланцевой толщей синийской системы (верхний неопротерозой). Нижняя часть верхнеюрских терригенных отложений в рудной зоне отличаются сильной трещинноватостью, заполненной Ре-Мп-карбонатными прожилками, к которым часто приурочены и штокверки Ag-Pb-Zn руд.

В пределах территории рудного поля широко проявлен кислый и, в меньшей степени, субщелочной интрузивный магматизм и его субвулканические аналоги (граниты, гранит-порфиры, кварцевые сиенит-порфиры, калишпатовые гранит-порфиры, риолитовые порфиры). Выделено два этапа развития магматизма: каледонский - кислого и умеренно кислого состава (граниты и гранитные пегматиты) и яньшанский - кислого и щелочного состава, с которым связано образование рудных месторождений района.

В тектоническом отношении рудный район расположен в СВ части поднятия Вуи, на СЗ вулканического бассейна Юэфеншань, на ЮВ обрамлении континентального вулканического пояса Китая. Поднятие Вуи во время каледонской эпохи уже существовало как складчатый пояс, а позднее в янынаньское время также претерпело орогенез. Эту территорию можно отнести к многостадийному внутриконтинентальному орогеническому поясу. Главные структурные элементы поднятия Вуи образовались в индокитайскую - раннеяньшаньскую эпоху. В обстановке поздиеяньшанского растяжения образуется блоковая структура, состоящая из чередования поднятий и впадин. Процесс геодинамической эволюции проходил в несколько стадий. В позднепротерозойское время поднятие Вуи представляло собой один из блоков разделившегося Китайского кратона. В течение неопротерозойской -раннепалеозойской стадии поднятие Вуи находилось на пассивной окраине платформы, где накапливались толщи морских флишевых отложений. Индокитайская - яньшаньская стадия характеризуется образованием многочисленных разломов СВ и ССВ направлений, а также крупного надвига. В раннеяньшаньское время (юра) в условиях сжатия и интенсивных перемещений тектонических блоков, происходил активный континентальный орогенез и формировались гранитные пояса СВ простирания. На этой стадии образовались богатые месторождения цветных и редких металлов, а также крупные полиметаллические залежи. В позднеяньшаньское время (мел) в районе поднятия Вуи орогенический режим сменился рифтогенным, и окончательно сформировался современный облик региональной структуры.

Структура рудного поля представляет собой моноклинально залегающую толщу с пологими углами наклона. Основной рудоконтролирующей структурой является зоны глубинных разломов, которые прослеживаются по геофизическим данным в складчатом основании вулканитов в СВ и СЗ направлениях. Разломы и Р2 СВ простирания контролируют развитие вулканических и субвулканических пород и относятся к зоне глубинных разломов Хуши. Разлом Р1 представляет собой сброс с углами падения 60-70°. Разлом ?2 - это пологий надвиг с углами падения от 25°-30° до 45°-50°, по которому докембрийские метаморфические и каменноугольные породы надвинуты на юрский вулканический комплекс и служат своего рода экраном для рудоносных флюидов. Оба разлома и оперяющие их трещины - это рудоподводящие и рудовмещающие структуры, которые контролировали интрузии гранитоидов и кварцево-жильные штокверки с серебряной и свинцово-цинковой минерализацией.

Геологическое строение месторовдения. Промышленное оруденение сосредоточено в щелочных гранит-порфирах и вмещающих породах и представлено Ag, РЬ и 2п, а также сопутствующими элементами Аи, С<1, Си, и др. В целом ресурсы рудного поля были оценены в 9800 т 3850 тыс. т РЬ и Ъп, а также сопутствующие: 13000 т Сс1; 10.8 т Аи; 3885 тыс. т Ре + Мп. Среднее содержание полезных компонентов в руде составляет: Ag - 176.5 г/т; РЬ + 2п 2.55%; Сс10.009%; Аи - 0.078 г/т; Ре + Мп 24%.

В соответствии с различными геолого-генетическими характеристиками рудное поле можно разделить на два типа месторождений: порфировое и вулканогенно-осадочное, стратиформное переотложенное. Основные их характеристикиприведены в табл. 1. Оба эти типа локализованы в единой структуре рудного поля и имеют тесное взаимосвязнное пространственное распределение. Порфировый тип минерализации приурочен к телам щелочных гранит-порфиров и их экзоконтактовым зонам, а стратиформный развит во вмещающих вулканогенно-терригенно-карбонатных породах, игнимбритовых залежах и телах щелочных гранит-порфиров (рис. 2).

Рис 2. Геологические разрезы месторождения, отражающие соотношение порфировых и стратиформных рудных тел.

Табл.1.

Сравнительная характеристика двух типов оруденения месторождения Леншуйкен

Тип оруденения Порфировый Стратиформный (вулканогенно-осадочный)

Локализация орудененш Приурочено к штоку гранит-порфиров среднеяньшанского возраста и его экзоконтактам Локализовано в юрских пирокластических и карбонатных породах

Форма рудных тел Линзоаидная Пласты и линзы

Ориентировка рудных тел Простирание СВ, падение СЗ. Простирание СВ, падение СЗ.

Околорудные изменения Хлоритизация, серицитизация, карбонатизация, пиритизация Хлоритизация, серицитизация, карбонатизация

Рудные минералы Ag-coдepжaщий галенит, сфалерит, пирит, халькопирит, пираргирит, аргентит, акангит, полибазит, самородное серебро. Ре-Мп-карбонаты, магнетит, гематит, сфалерит, галенит, акантит, самородное Аё

Структуры, текстуры РУД Мелко-среднезернистая структура, прожилковая текстура метасоматического замещения. Среднезернистая оолитовая, брекчиевая и полосчатая структура; массивная текстура.

Основные рудные компоненты А$-РЬ-гп-С(1-Си-Аи Ре-Мп- Ag-Pb-Zn

Особенности рудообразования Высоко и средне температурное гидротермально-метасоматическое Первичное вулканогенно-осадочное с наложением гидротермально-метасоматического

Этапы и стадии рудообразования

В формировании месторождения выделяются два этапа: 1. вулканогенно-осадочный стратиформный, связанный с образованием Ие-Мп-полиметаллических руд; 2. субвулканический, связанный с внедрением гранит-порфиров и гидротермальной метасоматической переработкой вулканогенно-осадочных пород, что и привело к формированию прожилково-вкрапленных серебро-полиметаллических руд.

Вулканогенпо-осадочный стратиформный этап

Первый этап связан с образованием средних и кислых вулканитов, и в том числе игнимбритов. Стратиформные руды образуют пласты и линзы, имеющие слоистость и согласные с напластованием вмещающих вулканогенно-осадочных пород. Руды представляют собой туфы, обогащенные сульфидными минералами, железо-марганцевыми карбонатами и магнетитом: Ре-Мп-карбонаты составляют 25-80% руд, магнетит 8-15%, сульфиды (пирит, сфалерит, галенит) 3-20%. Кроме того, в рудах встречаются кварц, доломит, кальцит и халцедон. Впервые на месторождении установлены срастания пирита с баритом и энаргитом. Главными карбонатами являются родохрозит и сидерит, а также ранее не отмечавшийся кугнагорит. Первым кристаллизуется сидерит, затем кугнагорит и доломит, а завершает процесс образования карбонатов кальцит. Исследования флюидных включений показали, что руды сформировались при температурах 140-340°С из хлоридных растворов с концентрацией солей 0.2-11.7 мае. %- экв. №С1. Руды, как правило, имеют массивную структуру, редко встречаются брекчиевые и полосчатые структуры. Магнетит и карбонаты часто имеют оолитовую и мелкозернистую структуру, ферромарганцевые карбонатные минералы выделяются в колломорфные агрегаты, магнетит образует скелетные кристаллы. Наиболее ранними минералами являются магнетит и пирит, далее кристаллизовались кварц, сфалерит, галенит и сидерит, и завершают рудную минерализацию кальцит и халцедон.

Субвулканический эпигенетический этап

Второй этап связан с внедрением гранит-порфиров и образованием порфиового типа оруденения. Он делится на три стадии, парагенетически связанные с субвулканическими гранодиорит-порфирами и игнимбритами: 1. раннюю магнезиально-железистую, 2. медно-серебряно-свинцово-цинковую и 3. позднюю эпитермальную Ag-Pb-Zn.

Ранняя магнезиально-железистая стадия. Ре-Мп-А§-РЬ-2п руды располагаются в стратиформных образованиях, а также на контакте стратиформных слоев с порфировыми телами. Главными минералами являются: Ре-Мп карбонатные минералы, магнетит, сфалерит, галенит, акантит и самородное серебро. Основные полезные компоненты: Ад, Ре, Мп, РЬ, Т.п. Сопутствующие элементы: Сс1 и 1п. Руды характеризуются высоким содержанием MgO, СаО и низким содержанием ЭЮг, АЬОз, КгО, N820. Ре-Мп-карбонатные минералы и магнетит в Ре-Мп руде имеют оолитовую структуру, реже ксеноморфную. Текстура - вкрапленная, брекчиевидная и полосчатая, а также массивная текстура магнетитовых руд.

Медно-серебро-свинцово-цинковая стадия характеризуется высокой температурой минерализации (198-367°С), и обилием летучих компонентов, привнесенных в систему из рудоносных порфиров. На этой стадии формируются крупные зоны метасоматических изменений - хлоритизации и серицитизации, образуется большое количество пирита, и в меньшей степени другие сульфиды: халькопирит, пирротин и арсенопирит. В конце этой стадии образуются мелкие черные кристаллы сфалерита, халькопирита и ряд других минералов кристаллизуются в виде прожилков по зонам трещиноватости во вмещающей изменённой породе. Эта стадия является наиболее важной. Она сопровождается процессами серицитизации и карбонатизации и сосредоточена в зоне эндо и экзоконтакта интрузива. Медная минерализация развита главным образом в нижней части гранит-порфира, но распределена неравномерно, хотя местами можно выделить отдельные

медные рудные тела с золотом. В них главными минералами является пирит и халькопирит, и реже сфалерит. Самородное золото встречается редко. Основные полезные компоненты медь и золото. Сопутствующим элементом является 1п. В качестве вредной примеси присутствует Аб. Руды мелко-среднезернистые, структура идиоморфонозернистая и гипидиоморфонозернистая, текстура - жильная и прожилково-вкрапленная.

Поздняя эпитермальмая Ag-Pb-Zn стадия наиболее распространена. Основными минералами является: пирит, сфалерит, галенит, акантит и самородное серебро. Главными промышленными элементами являются Ад, РЬ и 7м. Сопутствующие элементы: Сё, 1п, Аи. Для руд характерны высокие содержания ЗЮ2, АЬ03, К20. Руды - мелко-среднезернистые. Структура - гипидиоморфонозернистая и ксеноморфная. Текстура прожилково-вкрапленная. Это заключительная стадия магматической гидротермальной минерализации и основной этап формирования Ag минерализации. Температура минерализации составляет 175-283°С. Рудообразующие гидротермальные процессы протекали в зонах распространения карбонатизации и серицитизации, а также по линейным зонам хлоритизации. Под воздействием температуры и благодаря привносу рудообразующего серебросодержащего флюида, часть свинцово-цшгковых рудных тел в приконтактовой зоне приобрела комплексный Ад-РЬ-гп состав. Гидротермальный раствор был обогащен Са, и К, а на поздней стадии И, 3042, СОг, СО и другими летучими компонентами. Соленость флюида КаС1 изменяется от 5.7 до 35 мае. %, что говорит о 2-х типах флюидов - с низкой и средне-высокой соленостями. В породообразующих минералах температура плавления твердых включений в гранит-порфирах 835-930°С. В гранит-порфирах медно-серебряная и свинцово-цинковая минерализация, а также ранняя минерализация сульфидов железа формировалась при температурах 198-367°С, свинцово-цинковая сульфидная минерализация при температурах 180°С-343°С, серебряно-свинцово-цинковая сульфидная минерализация при температурах 175-283сС. Давление составляло 20 МПа, что может соответствовать глубине 0.5-2 км. Перемещение Бе-Мп рудоносного флюида по зонам трещинноватости вблизи разломов и крупных разрывных структур, привело к образованию Ре-Мп рудных тел в вулканогенно-осадочных толщах, которые впоследствии обогатились серебром на участках объемной деформации.

Метасоматические изменения рудовмещающих пород

Рудовмещающие породы подверглись интенсивным гидротермалыю-метасоматическим изменениям, которые широко распространены по площади месторожения и характеризуются большим количеством типов. В каждом отдельном типе выделяется своя структура зональности. Повсеместно выделяются три парагенетические ассоциации, которые формируют вертикальную и горизонтальную зональность: 1. внешняя пропилитовая (альбит-хлорит-кварц-пиритовая); 2. внутренняя феллизитовая (кварц-альбит-серицит-хлорит-аргиллитовая с зонами вторичных кварцитов) и 3. поздняя хлорит-карбонатная. Серебряное оруденение связано, главным образом, со второй ассоциацией. От других типов порфировых месторождений гидротермально-метасоматические изменения месторождения Леншуйкен отличаются отсутствием ранних более высокотемпературных стадий метасоматоза (отсутствуют биотит, калиевый полевой шпат и эпидот).

Основные минеральные ассоциации и их распределение имеет четко выраженную пространственную зональность.

В пределах палеовулканических сооружений на рудном поле распространена внешняя наиболее ранняя пропилитовая ассоциация. Она фиксирует ареал действия древней син- и поствулканической гидротермальной системы. Метасоматическим путем происходит площадное развитие альбитизации, окварцевания, серицитизации, хлоритизации и пиритизации.

Наиболее существенное изменение рудовмещающие породы испытали в поствулканическую феллизитовую стадию, которая наиболее интенсивно проявилась в пределах рудовмещающего гранит-порфирового тела и его приконтактовых зон. Зональность этих изменений четко прослеживается от центра тела к его апикальным частям. В рамках данной стадии выделяются moho-, би- и полиминеральные зоны: серицитизации, хлоритизации-серицитизации, серицитизации - карбонатизации - окварцевания -пиритизации, окварцевания, гематитизации и магнетитизации.

Серицитизация развита крайне широко в зоне контакта вмещающих пород с гранит-порфиром и наиболее типична в породах кислого и среднего состава, в которых полевые шпаты, особенно кислые плагиоклазы замещаются серицитом. Изменения идут, главным образом, по вкрапленникам плагиоклаза внутри вулканических обломочных пород и в гранит-порфирах. По микроклину серицитизация развита слабо и зачастую образуется лишь по микротрещинам.

Рис 3. Зональность гидротермально-метасоматической изменений вмещающих пород в разрезе месторождения (Профиль по линии 100).

Зоны метасоматических изменений: 1. пропилитовая; 2. аргиллизитовая; 3. хлорит-карбонатная. 4. верхнеюрский ярус дагудин, 5. верхнеюрский ярус эхулинь 6. нижний карбон, 7. верхнесинийский ярус лаоху, 8. гранит-порфир 9. разлом, 10. геологические границы.

Хлоритизация также развита весьма широко в пределах распространения гранит-порфирового тела. Хлоритизация пород, вмещающих гидротермальные рудные тела, редко развивается самостоятельно и большей частью тесно связана с другими гидротермальными изменениями: серицитизацией, окварцеванием и карбонатизацией. Хлорит выделяется в виде неправильных лейстовидных пластинок и, реже, радиально-лучистых агрегатов, и обычно замещает КПШ в основной массе. В шлифах подавляющее большинство выделений хлорита имеет зеленую окраску и размер зерен 0.1-0.2 мм. На разных стадиях метасоматоза образуются разные минералы группы хлорита (клинохлор, пеннин и другие). На ранних стадиях образуются более светлые разновидности -желтовато-зеленые кристаллы в виде чешуек и волосовидных форм, на более поздней стадии выделяются темно-зелёные агрегаты с радиально-лучистой структурой образованных в микротрещинах. Серо-зелёные разновидности хлорита встречаются вместе с кварцем и Ре-Мп карбонатами. Основную массу хлоритов составляют Ре-насыщенные разновидности.

Зона хлоритизации-серицитизации развивается, главным образом, по порфировому телу. Максимальная мощность зоны изменений составляет 300-350 м. Основная часть зоны выделена выше уровня 250 метров. В разрезе имеет неправильную овальную форму, на профиле представляют собой линзу. Интенсивность изменения вмещающих пород от средней до сильной. Основные минеральные ассоциации: хлорит-серицит-кварц-пирит; Ре-Мп-карбонаты-хлорнт-серицит, редко наблюдается аргиллит - серицит-пирит.

Зона серицитизации-карбонатизации-окварцевания-пиритизации приурочена к порфировому телу, в основном в его корневой части, а также широко распространена в экзоконтактовой зоне. В разрезе имеет форму полукруга. На профиле можно выделить две части - мощность верхней части составляет 200м, в нижней части - корневой, редко где превышающий 50м. Интенсивность изменений в этой зоне больше по сравнению с первой. С ней четко связаны участки с наиболее интенсивной пиритизацией. Основные минеральные ассоциации: серицит-Ре-Мп карбонаты-кварц-пирит; серицит-кварц-пирит и редко серицит-хлорит-кварц. Четкой границы между каждой из зон в разрезе не прослеживается. Как правило, имеет место постепенный переход от одной зоны к другой. На рудном поле практически отсутствует калиевый метасоматоз. Окварцевание также менее распространено, по сравнению с обычными меднопорфировыми месторождениями. На месторождении широко развит флюидно-водный метасоматоз, тесно связанный с минерализацией, а также карбонатизация вмещающих пород. Рудная минерализация формировалась в среднетемпературной обстановке (280-420°С).

Окварцевание выделяется на отдельных участках месторождения самостоятельно, либо вместе с другими изменениями. Кварц при замещении плагиоклаза образует аллотриоморфные агрегаты, в которых размер зерен варьируют от 0.05 до 0.15 мм. При замещении КПШ - кварц выделяется в виде идиоморфных зерен, неравномерно распространенных в породе, а также в виде кайм на сростках КПШ.

Гематитизация проявляется в форме штокверковых и брекчиевых структур в трещиноватых породах. Гематит - обычно темно-красного и фиолетового цвета; распространен в нижней эндоконтактной зоне, вблизи порфира и во внешней экзоконтактной зоне в кристаллотуфах.

Магнетит встречается в контактовой зоне вблизи порфирового тела и в вулканогенных железомарганцевых толщах. С удалением от контактовой зоны количество магнетита постепенно сходит на нет.

Поздняя хлорит-карбонатная ассоциация развита практически повсеместно, но интенсивность изменений уменьшается от центра к контактам гранит-порфира. Карбонатизация наиболее слабо выражена в приконтактовой зоне, её интенсивность увеличивается к центру тела и на удалении от контактовой части. Карбонатным изменениям подверглись, главным образом, вулканогенно-обломочные породы, а также само порфировое тело. Основными минералами являются карбонаты железа и марганца.

Петрогеохимические особенности месторождения Леншуйкен

Геохимия макроэлементов. Изучение петрогеохимических особенностей порфирового рудного тела позволило лучше понять условия минерализации рудного комплекса. Содержания БЮ2 изменяются в диапазоне 65,97%-76,39%, со средним показателем 72,67%. А120з изменяется в пределах 12,015-19,62%. СаО - содержание низкое - 0,055%-1,86%, где основная масса показателей - ниже 0,5%. Содержание ТЮ2 в основном ниже 0,5%, в пределах - 0,091%-0,35%. К2О - содержание относительно высокое 4,17% - 8,25%, со средним значением 6,49%. Ка20 - содержание очень низкое -0,05%-1,93%, Mg20 - 0,08%-0,89%. К20+\та20 - колеблется в пределах 4,28%-9,48%. Среднее содержание - 6,94%. К20/№20 - сильно изменяется в пределах 2,74-123. Среднее значение -46,33. Ре203+Ре0 - 0,97%-3,17% среднее - 1,84%. Ре20з/(Ре20з+Ре0) = 0,5-0,8. Среднее 0,6. Из этих показателей видно, что рудоносные порфиры образуются в приповерхностных условиях, где условия отвечают высокой степени окисления. Содержание ЗЮ2 в рудоносных порфирах очевидно выше средних показателей для гранитов. Также этот показатель отвечает аналогичному показателю (73,26%) для позднеюрских гранитов из провинции Цзянси.

Исходя из диаграммы распределения (К20+№20) - БЮ2 можно предварительно определить тип породы в порфире. Все показатели на диаграмме находятся в пределах субщелочной серии. На диаграмме АРМ (рис. 4) все показатели лежат в области распространения извесково-щелочной серии. Величина а для пород - 0.797 - 3.051. По большей части показатели выше 1. Это свидетельсвует о том, что рудоносный порфир относится к известково-щелочной серии. Соотношение А120з > (К2 0+Ыа20+Са0), что говорит о том, что рудоносный гранит-порфир относится к А1 насыщенному типу. На диаграмме К.20 + №20 - ЗЮ2 видно, что рудоносный порфир имеет высокое содержание К20. Все показатели находятся в области распространения К базальтов. Для пород характерно высокое содержание 5Юг, породы богаты К20 и низкие содержания Иа20 (рис. 5). Эти показатели сильно отличаются от классической островодужной известково-щелочной серии, которая всегда обогащена Иа20. Все это говорит о том, геологические условия образования порфира ближе к континентальному магматизму, богатому К20 и бедному ИагО.

А

Рис 4. Диаграмма AFM.

Рис. 5. Диаграмма К20 + Na20 - SiCh

Геохимия редких элементов. Для рудоносных гранит-порфиров, риолит-порфиров, КПЩ-гранит-порфиров, кварцевых сиенит-порфиров были определены содержания редких элементов. В гранит-порфире содержание Sr - 4,79x1o-6 - 14,7x1o"6, очевидно, достаточно низкое. Содержание Rb, Th, U - наоборот сравнительно высокое и соответствует по Rb - 162ХЮ"6 - 230Х10"6, по Th - 18,1x1o"6 - 23,4x1o"6, а по U-2,64x1o*6

- 8,71х10"6 . Содержание Nb варьирует в пределах 17,1x1o"6 - 21,5x1o"6, со среднем содержанием, 20,2x1o"6, что намного выше показателя этого элемента для верхней мантии (где оно составляет 6х 10"6), очень близкое к показателю значений Nb для земной коры (где оно составляет 19х 10"6, Ли Тон, 1976). Отношения Nb/Ta варьирует в пределах 11,44

- 15,67, со средним - 12,68, это тоже близко к показателю данного отношения Nb/Ta в земной коре. Показатели Сг, Ni, Со, V по этим породам также, очевидно, низкий. Эти особенности говорят о том, что у гранит-порфиры можно отнести к S-типу гранитов, генезис у которых связан с земной корой.

Для интрузивных порфировых пород свойственны пологие отрицательные наклоны спектров распределения содержаний редких элементов, которые отражены на спайдер-диаграмме (рис.6). Видно, что у гранит-порфиров и других интрузий содержания редких элементов близки и породы очевидно богаты литофильными элементами (LILE) - Rb, Th, U, La, Се и Pb и бедны Ва, Sr, Ti, Р, что отражается на спайдердиаграмме в виде четырех провалов в спектре. Недостаток в породе Ва, Sr связан с процессом фракционной кристаллизации во время эволюции магмы, а относительная нехватка Ti и Р может быть связана с дифференциацией магмы.

У всех интрузивных пород на месторождении Леншуйкен спектр редких элементов идентичен аналогичному спектру верхней части земной коры. Это указывает на их коровое происхождение. Относительная обедненность магмы Ва, Sr, Ti и Р вкупе с достаточным количеством Nb указывает на то, что гранит-порфиры относятся к орогенному этапу и формировались в обстановке зрелой континентальной дуги. Спектры гранит-порфиров и других интрузивных пород похожи, что говорит о близких условиях образования магмы.

10000

1000

ш 100

001

рнолитовыс порфиры

К11Ш-гряккг

грашгг-порфиры

Р.Ь В» Т» и К Г» I» и С« РЬ Рг » Р Ш ¿г НС Е» И Бу Т Но П> и

-Ж- крнсге

-Ж- асшчссквн туф

- • ---Всрм<яя мои кора

- - - К- - нижняя 5еыная кор:

Рис. 6. Спайдер-диаграмма, отражающая содержания редких элементов в интрузивных и вулканогенных породах месторождения Леншуйкен.

Геохимия редкоземельных элементов. Основными особенностями распределения редкоземельных элементов в гранит-порфире (рис. 7) являются: 1) высокое общее содержание РЗЭ которое достигает 75.73—210.52 г/т. 2) породы обогащены легкими РЗЭ. 3) легкие РЗЭ преобладают над тяжелыми РЗЭ, отношение суммы легких РЗЭ к сумме тяжелых РЗЭ варьирует от 7.99 до 12.58, что свидетельствует об интенсивном фракционировании редких земель, демонстрирующих обогащенный тип распределения; 4) кривые распределения РЗЭ имеют отрицательный наклон; 5) Отношение Еи/Еи* = 0.38— 0.51, что свидетельствует о присутствии явного Еи-минимума.

П ! 1 |-|

! < * 1

ц !

"0-сиенит __ порфиры

КПП], порфиры

* ''"■Х'-'Ч!

у®

£

порфиры .—КПШ-грмип

пирфкры

1 Еи 0<1 ТЬ Оу Но & То! П> 1л

Рис. 7. Распределение РЗЭ в интрузивных породах и вулканогенных породах месторождения Леншуйкен (нормированное на хондрит)

Все РЗЭ в породах месторождения Леншуйкен имеют сходное распределение в спектре. (рис.7 лев) Это говорит о едином источнике магмы или о сходном процессе её эволюции. Сильная отрицательная аномалия Ей, за исключением образцов С1-сиенит-порфиров указывает на то, что во время породообразования происходили интенсивные процессы кристаллизации и дифференциации магмы. Некоторое различие между интрузивными породами можно объяснить различной степенью дифференциации магмы во время её эволюции. Сравнивая порфировые . интрузивные породы с другими вулканогенными породами в данном регионе, можно так же выявить тесную связь (рис.7 прав). Это говорит о том, что рудоносные гранит-порфиры имеют одинаковый источник не только с интрузивными породами, но и с позднеюрскими вулканогенными породами. Таким образом, становится понятно, что все они бьии образованы в результате переплавления Синийских гнейсовых толщ, на что также указывают сходства в спектрах РЗЭ.

Флюидные включения

Все изученные флюидные включения принадлежат к одному типу (рис. 8): двухфазовые газо-жидкие включения слабоминерализованных растворов. Визуально во включениях различается только соотношение между газовой и водной фазами (объем газового пузырька занимает от 27 до 4 об. %). Чисто газовых включений обнаружено не бьшо, поэтому можно с большой вероятностью сказать, что гидротермальный флюид был гомогенным и не претерпел фазовой сепарации во время процесса рудоотложения. Для термо- и криометрических исследований выбирались группы (не менее 2) флюидных включений с одинаковыми фазовыми соотношениями.

7

Рис. 8. Флюидные включения

Изотопный состав углерода и кислорода карбонатов

Данные исследования изотопного состава углерода и кислорода карбонатов приведены на рис. 9а и 96. Значение 5°С сидерита изменяется от -2 до -7.2 %о, карбонатов доломит-анкеритового ряда - от -2.0 до -3.9 %о, а кальцита - в интервале от -1.5 до -3.3 %о. Отмечается тенденция утяжеления изотопного состава углерода который уменьшается от

раннего сидерита к позднему кальциту (рис. 9а). Выявленные закономерности распределения изотопного состава карбонатов свидетельствуют о полистадийности их образования и участия в процессе рудообразования углекислотно-водных растворов разного генезиса с разными изотопными характеристиками.

Значение 5180 сидерита изменяются от +11.6 до +19.5 %о, карбонатов доломит-анкеритового ряда - от 11.0 до 13.9 %>, а кальцита - от 10.9 до 11.9 %. Значение 5|80 для известняков составляет 19.6 %о, что близко к наиболее тяжелому изотопному составу карбонатов руд. Распределение значений изотопного состава кислорода карбонатов бимодальное (рис. 96), что может быть связано с участием в рудообразующем процессы воды разной природы. Наблюдается увеличение доли легкого изотопа кислорода от раннего сидерита к позднему кальциту.

(а)

(б)

513С

5180

Рис. 9. Гистограммы изотопного состава углерода (а) и кислорода (б) рудных карбонатов месторождения Леншуйкен. 1 - сидерит; 2 - карбонаты ряда доломит-анкерит, 3 - кальцит.

Изучение флюидных включений позволило впервые получить информацию о температурах формирования стратиформных руд (340-140°С). Аналогичные температуры также типичны для стратиформных колчеданных руд. В то же время, поскольку наблюдается только один тип флюидных включений, температуры гомогенизации включений соответствуют минимальным температурам рудоотложения и требуют поправок на давление. Однако давление не могло быть очень высоким, учитывая небольшую глубину гидротермально-осадочного рудоотложения. Широкий диапазон концентраций солей (11.70.2 мае. % - экв. ИаС1) в рудообразующих гидротермах может объясняться смешением по крайней мере двух флюидов, один из которых вероятно был пресным, а другой содержал хлориды в концентрации около 12 мае. % или более и мог иметь магматическое происхождение, учитывая связь оруденения с вулканизмом. Для расчета изотопного состава флюидов по изотопному составу карбонатов необходимо знать температуры их формирования. Флюидных включений в карбонатах обнаружить не удалось, но установлен общий температурный диапазон процесса рудоотложения (340-140°С) и примерная последовательность отложения минералов. Сидериты формируются после магнетита и пирита, и вряд ли температура начала их формирования превышала 300°С, а кальцит явно кристаллизовался в самом конце процесса. Поскольку поле вариаций изотопного состава карбонатов является достаточно компактным (рис. 10), и поздние доломит и кальцит занимают место на краю этого поля, можно предположить постепенное изменение

температур от одного края этого поля к другому, как это показано на рис. 10. Таким образом, мы можем привязать каждую пробу к определенной температуре и рассчитать изотопные составы кислорода воды и углерода углекислоты рудообразующего флюида.

/

• 1

о 2

л 3

О 4

■К 5

»»•■с б

"О. "и

Рис. 10 Изотопный состав углерода и кислорода карбонатов стратиформных руд месторождения Леншуйкен и температуры их формирования. 1 - сидерит; 2 - карбонаты серии доломит-анкерит; 3 - кальцит; 4 - известняк, 5 направление процесса рудоотложения, 6 - температуры формирования руд.

15

51ВОн,о> °/„

100

200 Г, °С

300

«1 ■ 2

¿3

400

Рис. 11. График зависимости изменения изотопного состава воды рудообразующего флюида от температуры. 1 - сидерит, 2 - доломит, 3 - анкерит. Стрелками показаны тренды изменения изотопного состава флюида.

На рис. 11 показана зависимость изменения рассчитанного изотопного состава воды рудообразующего флюида от температуры. В поле значений можно выделить два тренда, соответствующие эволюции двух флюидов. Такая картина находит объяснение в двухэтапности рудообразующего процесса на месторождении Леншуйкен. Более низкотемпературный флюид можно отождествить с гидротермально-осадочным происхождением стратиформных руд, а второй тренд - с перекристаллизацией части карбонатов на втором этапе, когда формировались вкрапленные руды месторождения Леншуйкен.

Изучение изотопии свинца из рудных минералов.

Изотопный состав свинца является важным типоморфным признаком рудных месторождений, позволяющим не только производить их сравнения, но и определять некоторую генетическую информацию о характере источника рудного вещества. Результаты изучения изотопии свинца приведены на графике (рис.12). Видно, что источник РЬ в рудах более тесно связан с источником свинца гранит-порфиров, но диапазон распределения у него более широкий. И значения р2 (204РЬ/В8и), Ш и ТШ изученных образцов, находится в довольно широком диапазоне, что указывают на возможное участие в

процессе формирования сульфидов свинца из различных пород-источников.

15 к

15.6

Е 15.4

15.2 40.«

J4.0

£ Ж.0

.57.(1

36.0

П О 17.5 IS.0 IX.5 19 it 1«

Рис. 12 Диаграмма распределения изотопного состава свинца на рудном поле Леншуйкен в координатах "208Pb/204Pb - 207Pb/204Pb"

(А) Верхняя часть земной коры

Нижняя часть земной коры

(В»

Верхняя часть

земной коры

Нижняя часть / Зона орогенеза --

земной коры

*t ■ я ^^^

У

Мантия Рулы

, Гр «оп-

пор фир

• Вяещающж

породы

По видимом, свинец как в РЬ рудах, так и в рудоносных гранит-порфирах, имеет происхождение в основном из земной коры, скорее всего, в результате выделения при переплавке метаморфического комплекса и, в то же время, некоторая часть РЬ имеет более глубинный источник в земной коре, и даже из мантии. Модельный возраст, рассчитанный по двухстадийной модели Стейси-Крамерса, составляет примерно 564 - 653млн. лет, что значительно старше, чем возраст формирования рудного поля и возраст минерализации рудоносных порфиров. Эти цифры модельного возраста может свидетельствовать о том, что на месторождение Леншуйкен имела место регенерация более древних руд из метаморфического фундамента Вуи за счет теплового воздействия яньшанских интрузий.

Изотопы серы

Для сульфидных минералов месторождения Леншуйкен был сделан изотопный анализ серы. Значения 5348 колеблются в диапазоне от -3.88%0до 4.88%о, на гистограмме (Рис.13) видно одномодальное распределение, которое указывает на то, что главным источником серы является порфировая магматическая система, и в разной степени в процессе участвовала сера из вмещающих толщ.

На гистограмме В, С и Б показано распределение значений изотопа 5345 в галените, сфалерите и пирите. Средние значения 5345 в пирите, сфалерите и галените показывают соответственно 2.65%о, 2.62%о и 0.75%о. Значение 5348 в пирите имеет одномодальное распределение, а в сфалерите и галените четко видно двухмодальное распределение. Разные значение 5348 в разных минералах свидетельствует о том, что в минерализации принимают участие несколько источников Б.

1... пирит

ГалеЕШТ 3 сфалерит

V I

| V«

• Ш:

й 1 8

Рис. 13. Гистограмма распределение значений 8348 в галените, сфалерите и пирите.

Возраст оруденения.

Рудовмещающие интрузивы принадлежат к щелочной серии гранитов S-типа, возникшие в результате плавления корового субстрата. U-Pb датирование, проведенное методом ионно-ионной масс-спектрометрии (SHRIMP) на основе магматического циркона показало, что возраст рудоносных порфиров составляет (162.4 ± 2.2) млн. лет. Таким образом, порфировая рудная система с Ag Pb-Zn рудами сформировалась на поздней орогенной стадии в среднеяньшаньское время. Эта оценка близка к возрасту периода вулканической активности в других регионах юго-восточного Китая.

На рудном поле Леншуйкен ранее были получены данные относительно времени образования рудоносных интрузий и ассоциирующих с ними метасоматитов. Абсолютный возраст интрузивов составляет: риолит-порфиров - 129.5 Ма, КПШ-гранит-порфиров - 128.4 Ма, и кварц-сиенитовых порфиров 125,5 Ма. Таким образом, окончание рудной минерализации по геологическим проявлениям не должно бьио происходить позднее внедрения интрузивов (130 Ма). С помощью K-Ar метода данные по серициту показывают возраст 138-121 Ма, а по гранит-порфиру - 113-117 Ма. Rb-Sr изотопный метод выявил возраст гранит-порфира - 131-159.2 Ма. Данные для калиевых полевых шпатов, полученные K-Аг методом, показали возраст 136.5 Ма, а по серициту 138 Ма. Таким образом, формирование интрузивов, ассоциирующих с оруденением, протекало в диапазоне 120-160 Ма. На других руднопорфировых полях западной дуги Тихоокеанского кольца величины подобных диапазонов сильно различаются. Это связано с полигенностью рудообразования, зависящей от стадийности магматизма, геодинамических режимов орогенеза, эпох рифтогенеза и осадконакопления. Из анализа данных по абсолютной геохронологии данного района можно предположить, что в его пределах проявилось по крайней мере два импульса магматической и рудной активности: юрский (150-160 Ма) и нижнемеловой (120-130 Ма).

В региональном плане Ag-Pb-Zn и Cu-полиметаллические месторождения в пределах Южно-Китайского континентального вулканического пояса широко образовывались в ранне-и средне-яньшанское время. С позднего триаса большая часть юго-восточного Китая находилась в континентальных условиях. В данном регионе, яиьшаньские геотектонические движения начинаются в средаеюрское время. Максимальное проявление прообразующих и рудообразующих процессов приходятся на поздаеюрское время (157-142 Ма). После этого происходит изменение геодинамического режима - от сжатия к растяжению (142-95 Ма). Леншуйкен и другие месторождения, связанные с этими процессами, образовались в ранне-средне янынаньское время в обстановках сжатия и активного горообразования. Согласно исследованиям, в данном регионе медно-порфировое месторождение Десинь образовывалось в результате рециклинга рудного вещества из минерализованных пород нижней части земной коры (Чжу Цюн, 1983; Ян Мингуй, 2002). Источник рудного вещества Cu-Pb-Zn-Ag месторождения Иньшань также находился в глубинной части земной коры (Хуан Динтан, 2001). Можно обоснованно предположить, что и на месторождениях рудного поля Леншуйкен магма, продуцировавшая рудоносные порфиры, имела палингенное происхождение, то есть возникла в результате переплавленная глубинных комплексов земной коры.

История формирования месторождения.

В условиях регионального сжатия при высоких температурах и давлениях в фундаменте поднятия Вуи в раннеяньшаньское время возникла палингенная гранитоидная магма, происходил активный континентальный орогенез и образовывались гранитные пояса СВ направления. Все это сопровождалось обширным кислым магматизмом. В позднеюрское время активно проявился субконтинентальный крупномасштабный кислый вулканизм взрывного типа (тип Пеле с игнимбритовыми потоками). На периферии рнфтового вулканического прогиба по глубинным разломам происходило внедрение магмы. Эти процессы контролировал надвиг 1;2 и межслоевые складчатые структуры в юрских палеовулканических сооружениях. Возникшие в подобной обстановке субвулканические тела гранит-порфиров в верхней части интрузивов и в прикоитактной зоне содержат эксплозивные магматогенные брекчии. Поскольку порфировое тело располагалось близко к поверхности, это создало наиболее благоприятные условия для проникновения атмосферной воды в гидротермальную систему. Рудоносные флюиды, сопровождающие магму во время процесса внедрения, и связанные с ними изменения условий (температуры и давления), при участии атмосферной воды, привели к образованию стратиформных Ре-Мп-РЬ-2п^ рудных тел. Одновременно в подошве гранит-порфирового тела образуется Си (Аи) минерализация. Ближе к поверхности, во внутренней части интрузива формировалась РЬ-2п порфировая минерализация и, наконец, на периферии образуются эпигенетические телетермальные А§-РЬ-гп руды. Схематически структурная металлогеничекая модель рудообразования месторождения Леншуйкен отражена на рис 14.

Заключение.

Месторождения типа Леншуйкен слабо изучены, и проведённые исследования позволяют наметить комплекс прогнозно-поисковых работ, направленных на выявление новых месторождений такого типа. К ним относятся: палеовулканический, литолого-фациальный и рудноформационный анализы юрско-меловых вулканических рудных поясов; проведение детальной геохимической съемки с выделением комплексных геохимических аномалий; палеофациальный анализ вулканических построек (выделение субвулканических тел, игнимбритовых горизонтов, жерловых и прижерловых фаций). Данная работа важна не только для рудного поля Леншуйкен, она важна для выявления подобного типа рудных проявлений в пределах любых вулканических поясов, развитых в зоне распространения окраинно-морской коры на юго-востоке Китая. Подобные месторождения могут быть выявлены на Дальнем Востоке России, в Восточной Австралии и на островах западной окраины Тихоокеанского бассейна (Япония, Тайвань, Фшшшины, Индонезия).

верхний синий ,ранит- движение Движение

ярус лаохутан порфиры магматического флюида атмосферной воды

Рис.14 Структурно-металлогеническая модель рудообразования месторождения Леншуйкен

Список публикаций по теме диссертации

1. Wang Changming, Xu Yigan, Wu Ganguo, Zhang Da, Yang Lei.et al. С, O, S and Pb isotopes characteristics and sources of the ore metals of the Lengshuikeng Ag-Pb-Zn ore field, Jiangxi // Earth Science Frontiers. 2011, 18 (1) P. 179-193

2. Ян Лэй, В.И. Старостин, В.Ю. Прокофьев, У Ганго. Стратиформные руды крупного месторождения серебра Леншуйкен (Китай): Минералогия, флюидные включения и стабильные изотопы О и С // Геология рудных месторождений. 2012. № 3 (в печати).

3. Ян Лэй. Геологическое строение и условия образования уникального Ag-Pb-Zn месторождения Леншуйкен (ЮВ Китай) // Материалы XXI Международной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика В.И.Смирнова «Фундаментальные проблемы геологии месторождений полезных ископаемых и металлогении». С. 41.

4. Ян Лэй. Минеральные ресурсы и металлогенические особенности рудного района северо-восточной провинции Цзянси // Тезисы Международной молодежной научной конференции «Ломоносов-2010».

5. Ян Лэй. Серебро-полиметаллическое месторождение Леншуйкен (Китай): изотопный состав С и О карбонатов и генезис стратиформных руд // Тезисы Международной молодежной научной конференции «Ломоносов-2011».

6. Чэнь Чжэн, Чжао Пэнда, Ли Цзюньцзянь, Ян Лэй. Две модели прогноза медно-полиметаллических ресурсов в районе Далаймяо (внутренняя Монголия, КНР) // Вестн. Моск. Ун-та. Сер.4. Геология. 2011. № 3. С.34-38.

7. Yang lei, Liu Xiuying, Li Xiaokang. Mineralization of submarine volcanogenic massive sulfide deposits. // China mining magazine. 2011, SI, С 159-161.

Подписано в печать 21.02.2012 Формат 60x88 1/16. Объем 1.0 п.л. Тираж 130 экз. Заказ № 1186 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119991 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. А-102

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Ян Лэй, Москва

61 12-4/75

Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова

Геологический факультет Кафедра геологии, геохимии и экономики полезных ископаемых

На правах рукописи

Ян Лэй

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ СЕРЕБРО-ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО РУДНОГО ПОЛЯ ЛЕНШУЙКЕН

(ЮЖНЫЙ КИТАЙ)

Специольность: 25.00.11 - геология, поиски и разведка твёрдых полезных ископаемых, минерагения

дессертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научные руководители: доктор геолого-минералогических наук профессор Старостин Виктор Иванович доктор геолого-минералогических наук профессор У Ганго

Москва-2012

Оглавление

Введение.........................................................................................................3

Глава. 1 Географическая и геологическая характеристика рудного района Леншуйкен.....................................................................................................8

Глава. 2 Особенности рудоносных гранит-порфиров на месторождении Леншуйкен..............................................•.......................................................27

Глава 3. Особенности геологии и рудной минерализации на месторождении Леншуйкен....................................................................................................58

Глава. 4 Рудоносные флюиды и генезис рудообразования........................88

Глава. 5 Хронология месторождения Леншуйкен.....................................110

Глава. 6 Рудообразующая система и модель рудообразования на месторождении Леншуйкен..........................................................................121

Заключение.....................................................................................................128

Список литературы........................................................................................129

Введение

Актуальность работы. По всем параметрам рудное поле Леншуйкен является уникальным объектом, так как его нельзя четко отнести ни к одному промышленному типу месторождений. Оно сочетает в себе особенности сразу трёх генетических типов: медно-порфирового,

серебро-полиметаллического порфирового и стратиформного. На каждый тип по отдельности приходятся в мире: до 30% добываемой меди, 50% серебра и до 70% свинца и цинка. В пределах вокруг Тихоокеанского металлогенического рудного пояса широко развиты все три отмеченных типа, однако, нет объекта, где бы все они были бы совмещены в едином пространстве. Проблемам металлогении, геологии и геохимии серебряных месторождений этого региона посвящены многочисленные работы М.М. Константинова, A.B. Костина, A.A. Сидорова (2003), A.B. Волкова (2001), А.И. Кривцова, И.Ф. Мигачева, B.C. Звездова (2001), Г.В. Ручкина (1984), И.Г. Павловой (1978), В.В. Дьяконова (2011), Р. Силитое (1973), В. Холлистера (1978), Ту Гуанчжи (1989), Пей РонФу (1995), Чжай Юйшен (1999, 2000) и многих других.

Серебряно-полиметаллическое рудное поле Леншуйкен расположено в провинции Цзянси и является одним из наиболее значимых Ag-Pb-Zn месторождений в Китае. Оно представляет собой интересный для изучения объект, поскольку на нем порфировый тип оруденения (Cu-порфировый и Ag-Pb-Zn-порфировый) непосредственно сочетается со стратиформным.

Несмотря на многочисленные исследования геологическая изученность рудного поля недостаточна. Поэтому детальное изучение условий образования полигенных и полихронных серебряно-свинцово-цинковых руд позволит в будущем целенаправленно подходить к исследованию подобных геологических образований. Поскольку разведанные крупные запасы Ag, Pb и Zn руд существенно отработаны, а многие геолого-генетические проблемы

не решены, то крайне актуальна проблема установления основных условий

з

рудообразования, а также пространственно-временных закономерностей распределения рудной минерализации в геологических структурах рудного поля.

Цели и задачи исследования. 1. Изучение геологических особенностей строения и оруденения рудного поля Леншуйкен. 2. Определение геохимических особенностей состава рудообразующих флюидов на основе изучения флюидных включений в минералах руд. 3. Изучение стабильных и радиогенных изотопов (S, С, О и РЬ) для выяснения возможных источников рудной минерализации. 4. Определение возраста магматического циркона рудоносных гранит-порфиров методом U-Pb ионно-ионной масс-спектрометрии (SHRIMP). 5. Разработка генетической модели рудообразующего процесса на месторождениях рудного поля.

Научная новизна. Впервые на основе исследования флюидных включений была показана геохимическая и парагенетическая связь рудообразующих флюидов с порфировой минерализацией. Впервые на основе исследования стабильных изотопов S, РЬ, С и О были установлены источники рудной минерализации. Впервые был определен возраст рудоносных порфиров с помощью метода SHRIMP. На основе полученных данных автором была разработана генетическая модель рудообразующего процесса, включающая два этапа развития месторождения: вулканогенно-осадочный и субвулканический гидротермальный (порфировый).

Фактический материал и методы исследования. Рудное поле Леншуйкен изучалось автором в 2008-2010 гг. совместно с профессором В.И. Старостиным и профессором У Ганго. Отобрано более 200 проб. Изготовлено 80 шлифов и аншлифов, 40 прозрачно-полированных пластин для исследования флюидных включений, выполнено более 200 анализов пород и руд. Петрографическое изучение прозрачных и полированных шлифов проводилось автором на кафедре геологии, геохимии и экономики

полезных ископаемых геологического факультета МГУ. Микрозондовые исследования с участием автора были проведены в центре при Пекинском научно-исследовательском институте геологии урана (ВИНЮ). Изучение флюидных включений проведено автором в лаборатории геологии рудных месторождений ИГЕМ РАН под руководством профессора В.Ю. Прокофьева. Изотопный анализ выполнен в лаборатории изотопной геохимии в Институте геологии и геофизики Китайской академии геологических наук. Петрохимические анализы были проведены в лаборатории геологических процессов при Китайском геологическом университете (Пекин).

Практическая значимость работы. Полученные данные свидетельствуют о выделении значительного объема рудоносных флюидов при кристаллизации на субвулканических уровнях гранит-порфиров, приведших к образованию промышленных скоплений Ag-Pb-Zn руд порфирового типа. Кроме того, вулканогенно-тектонические процессы способствовали регенерационному переотложению первичной стратиформной минерализации и образованию промышленных концентраций в прожилково-вкрапленных залежах. Оба процесса существенно расширяют рудный потенциал района.

Защищаемые положения:

1. Рудное поле Леншуйкен расположено в пределах западной дуги Тихоокеанского металлогенического пояса в юго-восточном Китае. Оно приурочено к складчатому сочленению платформ Янцзы и Южно-Китайской платформы, в области поднятия Вуи. Здесь проходит СВ граница вулканогенного континентально-окраинного серебро-полиметаллического пояса, сформировавшегося в яныпаньское время на позднедокембрийском основании. Пояс слагают вулканогенно-терригенно-карбонатные отложения карбонового и юрского возраста, прорванные I и К кислыми и субщелочными интрузиями.

2. Основной рудоконтролирующей структурой в районе является зона глубинных разломов СВ простирания: и ¥2. ¥\ - является региональным глубинным разломом, который контролирует источник рудоносной магмы и расположение вулканических сооружений, а разлом ¥2 - надвиг, по которому докембрийские метаморфические и каменноугольные породы надвинуты на юрский вулканический комплекс. Этот надвиг служил экраном для рудоносных флюидов и контролировал интрузивные тела и кварцевые жилы с Ag-Pb-Zn оруденением.

3. В формировании месторождения выделяются два этапа: первый вулканогенно-осадочный стратиформный; второй субвулканический, связанный с внедрением гранит-порфиров, метасоматической переработкой вулканогенно-осадочных пород и перераспределением минерализации первого этапа с формированием прожилково-вкрапленных серебро-полиметаллических руд. Второй этап делится на три стадии, парагенетически связанные с субвулканическими гранит-порфирами и игнимбритами: раннюю магнезиально-железистую, среднюю медно-серебряно-свинцово-цинковую и позднюю эпитермальную

4. На месторождении широко проявлены гидротермально-метасоматические изменения. Они представлены тремя парагенетическими ассоциациями, которые формируют вертикальную и горизонтальную зональность: 1. внешняя пропилитовая (альбит-хлорит-кварц-пиритовая); 2. внутренняя аргиллизитовая (кварц-серицит-хлоритовая с зонами вторичных кварцитов) и 3. поздняя хлорит-карбонатная. Рудная минерализация связана со второй ассоциацией.

5. Процессы рудообразования протекали при температуре 340-140°С. Рудоносные флюиды представляли солевой раствор состава Са804-(М§С12)-МаС1-КС1-Н20. Широкий диапазон концентраций солей (11.7-0.2 мае. %-экв. №С1) в рудообразующих гидротермах объясняется смешением двух флюидов, один из которых был пресным, а другой содержал хлориды в

концентрации около 12 мае. % или более и имел магматическое происхождение. Изотопные показатели кислорода и водорода также указывают на то, что магматогенные флюиды взаимодействовали с атмосферной водой. Изотопные отношения кислорода и углерода в карбонатных минералах указывают на то, что углерод и кислород в них в основном из магмы и лишь отчасти из вмещающей толщи. Данные по изотопам свинца указывает на то, что источником свинца в составе руды, является метаморфический фундамент. А§-РЬ-2п оруденение образовалось на поздней орогенной стадий в среднеяныпаньское время. Главным источником серы является магматическая система, и в меньшей степени участвует сера из вмещающих толщ.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано: 4 статьи в журналах, одна статья в сборниках материалов конференций и 2 тезисов докладов. Материалы диссертации были доложены на Международной конференции студентов и аспирантов «Ломоносов-2011», «Ломоносов-2012» (Москва, МГУ) и на Международной научной конференции посвященной 100-летию со дня рождения академика В.И.Смирнова (Москва, 2010)

Благодарности. Автор выражает огромную благодарность своему научному руководителю: проф. В.И. Старостину, а также всем сотрудникам кафедры геологии, геохимии и экономики полезных ископаемых геологического факультета МГУ. Особую благодарность автор выражает проф. В.Ю. Прокофьеву за помощь в проведении термобарогеохимических исследований и ценные консультации в процессе написания работы. Значительная часть фактического материала была получена при полевых работах в сотрудничестве с поисково-съёмочной бригадой 912 при Департаменте геологии и разведки полезных ископаемых провинции Цзянси. Автор благодарит всех китайских коллег за помощь в лабораторных исследованиях. Отдельную благодарность автор выражает научным руководителям в Китае, профессору У Ганьго и Джан Да за неоценимую

помощь. Кроме того, автор выражает глубокую признательность за финансовую поддержку в исследованиях Китайскому государственному фонду стипендий (грант № 2009640014).

Глава 1. Географическая и геологическая характеристика рудного

района Леншуйкен 1.1 Физико-географический очерк

Рудный район Леншуйкен находится на юго-востоке Китая в провинции Цзянси. (Рис. 1.1) Он расположен на территории административного округа Гуиси, в 40 км. южнее города Интан, в районе деревни Леншуй. Площадь его составляет 166 тыс. км" Население территории составляет порядка 7 млн. человек по данным на 2009 год.

Рис. 1.1 Положение провинции Цзянси в КИР и географическая карга провинции Цзянси.

Точка - месторождения Леншуйкен

В 70 км к северо-западу на территории района проходит трасса Шанцин - Интан. В северо-восточном направлении в 60 км проходит трасса Вэнфан -Гуиси. На юго-западе проходит в 50 км расположена трасса Раоциао - Циси. Ближайшая железнодорожная станция - Фуджанлин - расположена в 7,5 км. к западу от рудного поля. Таким образом, транспортная инфраструктура способствует разработке рудного района.

Промышленно территория рудного района развита весьма слабо. На месторождении в начале 2000-х был построен ГОК, мощностью 500 тонн руды в день. Других промышленных предприятий на территории рудного района нет. Ближайшие электростанции - ТЭЦ Гуиси и ГЭС Эркоу - в 9 и 12 км к юго-западу от рудного района.

Наиболее крупный водоток района - река Леншуй, которая протекает в северо-западной части рудного района. Реки не судоходные, так как в ширину не превышают 3-5 м. Максимальный объем потока во время периода

Л л

дождей составляет 95 м /с. Среднегодовой объем потока 0,5 - 2,5 м /с.

Территория рудного района является частью горной гряды северо-восточного направления с абсолютными отметками 134-397м. Обнажённость коренных пород в гористой части района крайне низкая, так как территория покрыта густым растительным покровом.

Климат района умеренный, муссонный. На побережье он мягкий и влажный, характеризуется дождливым летом с марта по июнь и сухой зимой с ноября по март. Среднегодовая температура составляет 18,2°С. Ежегодно выпадает от 1340 до 1940 мм осадков. 60-70% осадков выпадает в летний период. Сезонные осадки в течение года сильно варьируется.

Территория рудного района расположена в зоне бамбуковых лесов, которые активно вырубаются местными жителями. Местами развито сельское хозяйство. Главным образом, выращивается рис, а также хлопок; табак, некоторые овощи и фрукты. Животноводство также играет важную

роль. Здесь разводят крупный рогатый скот, свиней, овец, коз и лошадей; развито птицеводство.

Животный мир района насчитывает около 600 видов животных. Из них 170 видов рыб, 40 видов земноводных, 70 видов рептилий, 270 видов птиц и 50 видов млекопитающих.

1.2 История геологических исследований

Порфировые месторождения являются одними из наиболее важных типов месторождений меди, молибдена и золота. Геологи и раньше обращали особое внимание на этот тип, поскольку было доказано, что он является очень продуктивным в отношении медного, молибденового и золотого оруденения. Во время исследований была не только создана теоретическая модель образования подобных порфировых месторождений, но и отработана детальная технология разведки полезных ископаемых. Таким образом, на сегодняшний день данный тип золото-медно-молибден-порфировых месторождений уже достаточно изучен и существует масса примеров успешного освоения подобных месторождений. Серебро-свинцово-цинковые порфировые месторождения в отличие от медно-молибен-порфировых изучены крайне мало, и такой тип месторождений встречается крайне редко. В Китае насчитывается всего четыре месторождения, которые были отнесены к серебро-свинцово-цинковому порфировому типу: Сиан Куан, Бейа, Яо Ан и Леншуйкен. Наиболее значимым из них является Леншуйкен, и оно, по сути, служит главным образцом для изучения, хотя не все его характеристики типичны для порфирового типа серебро-свинцово-цинковых руд.

По сравнению с другими порфировыми месторождениями, которые были найдены в Китае и в мире, оно имеет уникальные особенности минерализации: порфировый тип оруденения поразительным образом сочетается с вулканическим осадочно-гидротермальным типом оруденения. Оба этих типа и представляют собой Ag-Pb-Zn рудный район Леншуйкен, включающий

в себя семь месторождений: Йин Jly Линг, Бао Джа, Йинг Жу Шань, Кси Бао, Йин Кенг, Йинг Лин и Ксиао Юань. Минерализация главным образом серебряная с парагенетической ассоциацией таких элементов, как Pb, Zn, а также сопутствующими элементами, такими как Au, Cd, Си, S, Fe, Мп. Это самое крупное из всех известных серебряных скрытых месторождений.

История разведки данного месторождения включает в себя несколько этапов: сначала были найдены жильные рудосодержащие образования, потом на территории рудного района был выделен порфировый тип свинцово-цинкового оруденения, далее в нем было обнаружено серебро, и соответственно месторождение отнесли к серебро-свинцово-цинковым. Наконец, после проведения дополнительных исследований рудного района было обнаружено стратиформное переотложенное серебро-свинцово-цинковое оруденение.

За всё время исследований данного месторождения был собран фундаментальный материал, и геологическому строению рудного района Леншуйкен посвящены работы: Deng Shaoming (1985, 1986, 1991), Huang Zhenqiang (1992), Liu Xun (2001,2002), Luo Zhijue (1985, 1991), Meng Xiangjin (2007), Qi Jinying (1987), Wang Ancheng (1991), Wei Mingxiu (1997), Xu Wenxi (2001), Yang Minggui (2002), Zhao Zhigang (2008), Zuo Liyan (2008,2009) и многие другие.

Осенью 1966 года, в район исследований была направлена бригада 912 при Министерстве геологии провинции Цзянси. Она установила наличие в данном рудном районе свинцово-цинкового жильного оруденения.В 1971 был сдан отчет по разведке рудопроявлений свинца и цинка, и были подсчитаны балансовые запасы свинца и цинка в размере 90 тыс. тонн и 220 тонн попутного серебра.

В 1975 году бригада 912 основала команды для детального изучения рудного района, в результате доразведки были выделены три крупных пор�