Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Изотопно-геохимические закономерности формирования Майминовского серебро-полиметаллического месторождения (Приморье)

ВАК РФ 04.00.02, Геохимия

Автореферат диссертации по теме "Изотопно-геохимические закономерности формирования Майминовского серебро-полиметаллического месторождения (Приморье)"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

; : од

На правах: рукописи

ВЕЛИВЕЦКАЯ ТАТЬЯНА АЛЕКСЕЕВНА УДК 553.412*44(571.6)

ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ МАЙМИНОВС-КОГО СЕРЕБРО-ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (ПРИМОРЬЕ)

04.00.02 Геохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогаческих наук

Владивосток -1996

Работа ныполнена н Дальневосточном геологическом институте Дальневосточного отделения Российской Академии Наук.

Научны]"] руководитель: кандидат геолого-млнераюгнческих наук,

А. В. Игнатьев.

Официальные оппоненты: доктор геолого-мпнералогпческих наук

Л.В.Эпрпш (АмурКНИИ АНЦ ДВО РАН) кандидат геолого-минералогичеекпх наук С.В.Соколов (Амургеология)

Ведущая организация: Дальневосточный Государственный

Технический Университет

Защита состоится "12" декабря 1996г. на заседании Специализированного Ученого Совета К.200.20.01 по геохимии при Амурском комплексном научно-исследовательском институте АНЦ ДВО РАН

Адрес: 675006, Благовещенск, пср.Релочньш, 1, Амурский комплексный научно-исследовательский институт

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке АмурКНИИ

Автореферат разослан " " 1996г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат геолого-минералогических наук

А. А. Данилов

Актуальность темы. Изучение основных закономерностей рудо-образукпцих п)хзцссеов является необходимым условием для развития современной теории рудооб]х1гзованпл и успешного решения вопросов, связанных с разведкой п поисками месторождении полезных ископаемых. В этой связи все большее распространение получают методы исследования стабильных изотопов, как важного инструмента реконструкции физико-химических условии минералообразованля и установления истории формирования и генезиса месторождений. В настоящее время представляется актуальным решение вопросов о происхождении и условиях формирования руд гидротермальных РЬ^п(-Аё-Аи) месторождении, являющихся одними из важнейших поставщиков евпнцово-цинковых руд и благородных металлов.

Цель и задачи исследования. Цель работы заключалась в изучении закономерностей формирования изотопного состава кислорода, углерода п серы в минеральных ассоциациях и реконструкции физико -химических условии рудообразования на РЬ-2п-А|1 месторождешш Май-миновское. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1) определение изотопного состава кислорода, углерода и серы в минералах и рудах месторождения.2) реконструкция физико-химических условии хпшерачообразованпя на месторождении. 3) установление источника серы и кислорода в рудообразующих растворах Маймпновского месторождения.

Защищаемые положения.

1. В сульфидных ассоциациях рудных тел Маймпновского месторождения между галенитом и сфалеритом выявлено пзотопно-термодина-хшчсскос равновесие.

2. По данным изотопной термометрии для гатенит-сфалеритовой пары и термометрии газово-жидких включений в минералах установлено,что образование евпнцово-цинковых руд Маймпновского месторождения в основном происходило при температуре от 350 до 250°С.

3. Утяжеление изотопного состава серы сфалерита и галенита на 2.5%о от ранних высокотемпературных (350°С) к поздним (250°С) рудным формированиям, обусловлено уменьшением температуры осаждения минералов и изменением величин рН и фугптпвности кислорода соответственно от рН=(4.5-5.0) до рН=(б.5-7) и от

=10"3|атм. до Г02=10-^атм.

4. Крпометрпчсскпе исследования газово-жидких включений в

сфалерите, кварце и кальците указывают на снижение солености растворов от 11 вес.% NaCl до величин менее 1 исс.% NaCl в Процессе понижения температуры мпнераюобразованпя. Установлено изменение состава растворов от натрпи-катьцпсво^+качиево)-хлоридных к натрии-хлоридным на продуктивно!! стадии минералообразования и появление растворов бикарбонатного состава на поздней безрудной стадии минералообразования.

5. Данные изотопного состава суммарной серы раствора 534Srs — =1%о и приуроченность рудных тел месторождения к вулканическим комплексам, позволяют считать,-что поступление серы в рудообра-зующис растворы связано с магматическим источником. Учитывая широкое проявление гидротермальных процессов на месторождении, допустимо также связывать источник серы с вмещающими породами.

6. Низкое содержание тяжелого изотопа кислорода в жильном кварце (-4.5/2.5)%о и во вмещающих гидротермально переработанных алевролитах и песчаниках (-0.5/2.2)%о обусловлено влиянием вод метеорного генезиса при отношении вода/порода намного больше 1.

Научная новизна. В результате исследовании, проведенных аето|юм, впервые были получены данные о распределении изотопов серы, утле[юдл и кислорода в мпнерачьных ассоциациях Pb-Zn-Ag месторождении МаГшиновскос, Августовское, Фасольное, Таежное (Приморский крцн).

По данным шотопно-геохтшических'псследованин впервые проведен анализ термодинамических условии (Т°С, рН. foi, ES) рудо-обрскювання на Мапминовском месторождении и щюслежена эволюция физико-химических параметров гидротермального раствора от начальной до заключительной стадии минералообразования. Получены данные о значительном участии вод метеорного генезиса в процессе рудоотложения и оценена величина отношения вода/порода. Рассмотрен вопрос об источнике серы на месторождении.

Практическое значение работы. Результаты, ихюженные в работе, могут быть использованы в построении моделей процессов рудообра-зования и решения вопросов генезиса гидротермальных месторождении.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на всесоюзном симпозиуме по геохимии стабильных изотопов (Москва, 1992, 1995), на заседании рудно-петрологическои секции Ученого совета ДВГИ (Владивосток, 1995), на межлабораторном семинаре лаборатории геохимии

изотопов ДВГИ и университета шт. Джорджиа, геологический ([хкультет (Владивосток, 1993), на 30 геологическом конгрессе (Пекин, 1996).

Глава 1. СТАБИЛЬНЫЕ ИЗОТОПЫ И ФЛЮИДНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В РЕШЕНИИ ВОПРОСОВ РУДООБРАЗОВАНИЯ В главе наложены принципы современной теории фракционирования изотопов и методы практического применения стабильных изотопов н изучении процессов рудообразованпя. Особое внимание уделено рассмотри!]«) lionjxDcoii о п|юнс.\ождсн1Ш и условиях формирования руд на гидротермальных Pb-Zn-(Au-Ag) месторождениях. Глава 2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ В настоящей работе изучено: а) соотношение изотопов серы в сульфидных минералах рудных тел; б) изотопный состав кислорода кварца гидротермальных жил; в) вариации изотопного состава кислорода вмещающих пород; г) распределение изотопов углерода и кислорода в гидротермальном кальците; д) флюидные включения в кварце, кальците и сфалерите методами гомогенизации и микрокриометрии.

Подготовка проб на изотопный анализ кислорода, углерода и серы проводилась по общепринятым методикам, при реализации которых использованы новые технические решения, связанные с улучшением качества подготовки проб.

Подготовка образцов на изотопный анализ серы выполнена по методике, основанной на получении двуокиси серы при окислении сульфидов кислородом окиси меди (Грпненко,1962). Воспроизводимость величин S^S достигает ±0Л%о для навесок, обеспечивающих выделение не менее 10 мто1 SO? из исследуемого образца.

Подготовка образцов на изотопны/'! анализ кислорода выполнена по методике, основанной на использовании химических реакций взаимодействия пентафторида брома с кислородсодержащими минералами (Clayton, Mayeda 1963). Высвобожденный в ходе реакции кислород конвертируется и С02 для измерения отношения 018/0 16. Воспроизводимость величин 6lsO достигает ±0.2%о для навесок 2-5 мг SiO?.

Подголовка проб на изотопный анализ кислорода и углерода карбонатов выполнена по методике Мак-Кри (1950); Устинов, Гриненко (1965). Воспроизводимость 6ПС и dl80 лучше ±0.1%о для навесок 0.5мг.

Изотопный сослав кислорода, углерода и серы измерялся прецизионным методом на модернизированном масс-спектрометре МИ-1201В (Игнатьев,!982). Измерения проводялся в автоматическом

режиме с одновременной регистрацией соотношения трех пзелопон, статистической обработкой данных и расчета величин 8. Точность измерения величины 3 составляет ±0.02%о.

Изучение газово-жидких включений и минералах методами гомогенизации и мпк]хжриометрни проведены на установке, ]Х1зрабатанной и лаборатории геохимии изотопов ДВГИ. За основу изготовленной лшк]ю-термокамеры принята конструкция типа USGS. Темпе)шурный диапазон рабстгы: +550/-150°С. Точность измерения температуры: ±0.2°С в интернате +100/-120°С и ±1°С в интеркше 100/550°С. Минтшьная сщюсть изменения температуры 0.1°С в мин. Мпкротер.мопара расположена непосредственно (0.5 мм) от изучаемого включения. Пластина, помещаемая в mi 1К|ютсрмока\юру, имеет размеры 2x3 см., толщина 2 мм. Установка снабжена видеоустройством с вводом изображения в компьютер.

Глава 3." ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАЙМИНОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ Мапминовское Ag-Pb-Zn месторождение является составной частью Дальне горе кого рудного района, расположенного в восточной части Сихотэ-Ал»некой аккреционно-складчатой системы в пределах таухннского терренна - раннемеловой аккреционно]! призмы.

Месторождение расположено в зоне тектонического нарушения северо-западного простирания - Смысловского разлома (рис.1). Площадь .месторождения сложена преимущественно нсокомсгаши атев-ролшами и песчаниками. В западной части раннемеловые осадочные породы перекрыты субгоризонтально залегающей толщей вулканитов кислого состава богопольскоп свиты датского возраста. В кло-вос-точной части рудного поля осадочные породы перекрыты вулканитами дальнегорской свиты и прорваны субвулканлчсскими телами рн-олитов. Дайховый комплекс на месторождении представлен телами андезптового, андезпт-дацитового и диабазового составов.

Жильные крутопадающие рудные тела Майминовского месторождения залегают среди терригенных пород раннего мела. Последние представлены 15 разной степени метасомат!¡чески переработанными аркозовьши песчаниками. Установлена зональность изменения вмещающих пород по мерс приближения к рудным телам. Наиболее уда ленные фации метасоматитов представлены карбонатизпрованными песчаниками, п]юмежуточные - кварц-сери цпт-хлоритовыхш (¡хшцямп, а непосредственно вблизи рудных тел появляется эпидот.

Е32 ЁЕЭ 3

СЭ5

'[13 6

рис.1. Схема геологического строения месторождения Маиминовское. 1- позднемеловые постаккреционные вулкано-терригенные породы Арцевской пулканоструктуры; 2-3 - раннемеловые породы таухинской аккреционно!! призмы: песчаники (2), алевролиты (3); 4 - пострудная дайка основного состава; 5 - рудные тела; 6- разрывные нарушения.

Рудные тела месторождения представлены двумя типами - жилами выполнения и замещения. Первые представлены минерализованными трещинами отрыва и имеют простую форму в виде серии жил. Руды метасоматического замещения формируют сложные по форме залежи в виде зон вкрапленного и прожплково-вкрапленного оруденения. Обычным является совмещение двух морфологических типов, когда минерализованные трещины обрамляются оруденелъши метасомаштами.

Рудные тела месторождения обособляются в свиты рудных тел -структуры N1 и N2 (рис 1). Жилы распространяются на глубину 400-450м при протяженности по латерхтп в несколько сот метров. Средняя мощность жил составляет 1-2м для обеих структур. Для структуры N1 характерны руды брекчпевой текстуры. Обломки брекчии (до 1-2 см) сложены сульфидными рудами с небольшим количеством кварца. Брекчии цементируются позднм кварц-карбонатным материалом. В структуре N2 рудные тела сложены преимущественно маломощными (1-1.5 см) щюжнлкамп и гнездами, где сульфиды и кварц развивались метасоматически замещая песчаники.

Главными минералами руд месторождения являются галенит и сфалерит. Менее распространены арсенопирит, халькопирит, пирротин, пирит. Второстепенными являются блеклые руды и сульфосоли серебра, распространенные повсеместно в виде мннергшьной примеси руд. Среди жильных минералов преобладают кварц и кальцит, причем калыип уступает кварцу, но тесно с ним ассоциирует. Рудные и

жильные минералы об]хоуют сложные срастания и 1>едко подставлены и виде мономинеральных масс. Галенитовые руды типичны для более высоких гипсометрических уровней оруденения, а сфапернтовые -для нижних уровней.

Серсброносность руд ст])уктуры N1 обусловлена, главным образом, присутствием фреибергита и, в меньшей степени, стсфанита. Эти минералы образуют наиболее позднюю ассоциацию, формируя вкрапленность близ контакта зерен сфалерита и галенита. В рудах структуры N2 серебряные минералы более обильны: здесь также присутствуют пираршрнт и аргентит. Эти минералы находятся в пространственной ассоциации с галенитом и халькопиритом. На высоких горизонтах жил они образуют собственные мелкие агрегаты в интерстициях между кристаллами кварца.

В результате изучения состава минералов и руд выявлено закономерное изменение концентраций ряда элементов с глубиной. Установлено снижение концентрации свинца и увеличение цинка по падению жил. В рудах с глубиной возрастает концентрация висмута и уменьшается сурьмы. Сурьма представлена в виде ЗЬ-содержащих ми-нерадов - фреибергита, полибазита, пираргпрпта, стсфанита. Об изменении содержания серебра в рудах с глубиной можно судить по уменьшению количества с-еребросодержащих минералов на нижних уровнях месторождения. Это подтверждается снижение?.! с глубиной концентрации сурьмы - элемента-спутника серебра в рудах месторождения.

Изучение текстурных особенностей руд Майлшновского месторождения показывает двустадийность его формирования. Ранняя продуктивная стадия представлена кварц-карбонат-сульфидными с суль-фосодями и блеклыми рудами, испытавших брекчщювание и динамоме-таморфизм. Поздняя стадия представлена безрудными кварцевыми, кварц-кальцитовыми жилами, материал которых цементирует обломки ранних руд и андезитов.

ГЛАВА 4 СТАБИЛЬНЫЕ ИЗОТОПЫ О, Б, С И ФЛЮИДНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В МИНЕРАЛАХ МАЙМИНОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 4.1 ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ СЕРЫ

Изотопный состав серы определен в 70 мономинеральных пробах сульфидов - галенита, сфалерита и халькопирита. - отобранных

из жильных н вкрапленных руд. Образцы отбирались с учетом протяженности рудных тел по латсрали и распространения их на глубину.

В целом, величины сульфидов характеризуются узким-интервалом колебании в пределах от -2.5 до +2.2%о (рис. 2а). Информация об изотопном составе серы сфалерита и галенита лараге-нетпчеекпх ассоциаций, отлагавшихся на разных глубинах рудных тел структуры N1 и N2, отражена на рис. 26. Отметим, что между величинами 5'4Б и глубиной рудоотложения коррелятивной связи не установлено. Однако, как видно из рис. 26, если значение 834Б одного из минералов изменяется в сторону утяжеления или облегчения, то изотопный состав ассоциирующего с ним минерала претерпевает аналогичный сдвиг, при этом изотопны]! состав сфалерита систематически тяжелее сг4Б гатенита. Подобное распределение изотопов серы в сульфидах отвечает отложению их в условиях, близких к изотопно равновесным.

В целях сравнительного анализа были определены изотопные отношения 34Б/32Б в сульфидных минералах Ag-Pb-Zn месторождений Августовское, Таежное, Фас-ольное (Восточно-Сихотэ-Алинский вулканический пояс). В целом, узкий интервал вариаций б^Б, где среднее значение близко 0%о , является типичным для РЬ-2и руд Восточно-Сихотэ-Алинского вулканического пояса (рис.3).

пирротин □

пирит ЕЗ

сфалерит

халькопирит 1 ШШШ

галенит ЮТИМ 1 1 1 1 1 1

-2-1012

ртаная структура N 1 рунная структура^" 2

I?

'сОО

•яг

«Сч,

- -¿НО

•10 ! 2 О^.Г/со)

I "

У*

600 >

-.«■О .4.

- • 200

65^,<°/со>

а)

рис.2 Г1|х:яелы изменения 8 ^Б сульфидов Маймпновского месторожде-нця (а). Вариации изотопного состава серы сфалерита и галенита в зависимости от распространения рудных тел на глубину (б).

рис.3 Пределы изменения 6'4S сульфидов некоторых полиметаллических месторождении Восточно-Спхотэ-Алпнского вулканического пояса.

4.2 ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ КИСЛОРОДА Вариации изотопного состава кислорода определены для кварца из минеральных ассоциации продуктивной и безрудной стадии мине-ралообразовання Майминовского месторождения. Всего систематизировано порядка 35 изотопных анализов кварца из жильных тел структуры N1 и N2. Величины 5шО характеризуются низким содержанием тяжелого изотопа кислорода и изменяются в пределах (0.2/2.7)%о для рудной стадии и (-4.8/-0.2)%о для поструднои стадии (рпс.4).

Определены вариации 5lsO вмещающих пород (валовые пробы). й|80 изменяется от -0.5%о до +2.3%о (рис.4). Наиболее удаленные от контакта с рудным телом фации мстасоматитов характеризуются более положительными .значениями SusO, чем близ контакта. Облегчение изотопного состава кислорода вмещающих пород коррелирует со степенью их гидротермального изменения.

Изотопный состав гидротермального кварца дополнительно исследуемых Pb-Zn-Ag месторождении Таежное и Фасольное, равно к;ж для Майминовскою месторождения, обогащен лсп<пм изотопом кислорода и варьирует в пределах (-4.0/+0.4)%о . Напротив, гидротермальный кварц Августовского месторождения обогащен тяжелым изотопом кислорода, среднее значение 61; 0 соответствует +14.5%о.

рпс.4 Пределы изменения <VbO кварца и вмещающих пород Майминовского месторождения.

I - кварц ранней стадии минерализации

II - кварц поздней стадии минерализации

III - вмещающие алевролиты и песчаники.

4 -2 0 2 4

CZ3 Пах>и«занскпс

ГТ—| I лШС I L'KDC

сгэ

Фаеолыюс Ш1|ГПТ L_____1 ТнСЖЛОС

C()ja4i']jji J I———i

I'tLTCi Ш'1 Аклустонское

__[___tl» I 1

4.3 "ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ О, С КАЛЬЦИТА На изотопный анализ <^0 и й,3С были отобраны образцы кальцита, представляющие раннюю продуктивную и позднюю безрудную стадии мпнералообразования. В целом, интервал вариаций 6,80 кальцитов определяется значениями от -5.0 до 0.4%о, а интервал вариаций ?13С от -9.4 до -6.3%о. Для поздней безрудной стадии мпнералообразования характерно более низкое содержание тяжелого изотопа кислорода (от -5.0 до -3.3%о) по сравненю с ранне!'! продуктивной стадией рудоотложенпя (от + 0.4 до -1.0%о) (рис.5).

-6 -4 -2 0 2 -9 -7 -5 6180,%о 5вС,%о

рис.5 Пределы изменения <5180 и о" С кальцита Майминовского место]юждения. 1 - кальцит ранней стадии минерализации; И - кальцит поздней стадии минерализации.

• 4.4 ФЛЮИДНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В МИНЕРАЛАХ

Изучено около 300 флюидных включении в кварце, кальците и сфалерите методами гомогенизации и микрокрпометрип. Образцы отбирались из жильных тел с учетом стадийности мпнералообразования и распространения рудных тел по латерали и глубине залегания.

4.4.1. Температура гомогенизации

По данным измерения температур гомогенизации первичных га-зово-жпдкпх включений в кварце, кальците и сфалерите температурный диапазон гидротермального процесса в целом характеризуется значениями ол 310 до 160°С. Температуры гомогенизации продуктивной стадии рудоотложенпя имеют значения от 310 до 220°С. Пострудный этап мпнералообразования характеризуется более низкими температурами от 260 до 160°С. Согласно представлению о блпзповерхностном формировании жильных тел месторождения и невысоких концент]хш.ии рудообразующих растворов, введение поп]хиюк на давление и соленость принципиального значения не имеет.

Поэтому значения температур гомогенизации первичных включений можно оценивать как близкие* к температурам мпнералообразования.

4.4.2 Соленость и состав растворов По данным криометрпи газово-жпдких включении в минерадах, соленость минералообразующпх растворов гидротермального процесса в целом определена от 11 всс.% NaCl до величин ниже 1вес.% NaCi. Установлено, что флюидные включения в минералах ранней продуктивной стадии рудоотложения содержат более концентрированные растворы (11-6 всс.% NaCl) по сравнению с растворами флюидных включении в минералах поздней безрудной стадии (2-1 вес.% NaCl). Это свидетельствует о тенденции к уменьшению концентрации растворов от 11 -8 вес.% NaCl на начальной стадии рудоотложения при температуре 250-350°С до 2-1 всс.% NaCl на поздних этапах мпнералообразования при температуре ниже 200°С.

В целях диагностики типа водно-солевой системы применена методика обособления "эвтектической" жидкости. Результаты исследований показывают, что в кварце, сфалерите и кальците, формирующихся при темературах 250-300°С из растворов с концентрацией 11-8 всс.% NaCl, особенности поведения растворов в первичных включениях схожи между собой и могут быть щхдетавленны системой CaCl +NaCl+(KCl?)4-FbO (Spencer, 1990).

Присутствие небольших количеств KCl в этой системс практически не изменит фазовую диаграмму, и мы не можем отрицать возможное присутствие KCl во включениях.

Значения концентраций СлС1з и NaCl в изученных включениях имеют соответственно величины 2-2.5 вес.% и 10-8 вес.%.

Исследования первичных включении в кварце, сфалерите и кальците, формирующихся при температурах 200-250°С из растворов с концентрацией ниже 6 всс.% NaCl, показывают эвтектический переход при температуре (-22 / -23)°С. Подобное поведение раствора может быть представлено системой NaCi+(KQ?)+H >0.

При изучении включений в сфалерите и кальците, гомогенизирующих при температуре 250°С и ниже, использование методики остаточного "эвтектического" раствора позволяет установить присутствие незначительного количества СО?.

Суммируя полученную информацию, можно проследить эволюцию состава минералообразующпх растворов от кальцпй-(кашй?)-натрий-

хлоридных на начально]"! высокотемпературной (350°) стадии отложения минералов к натрпй-(калпй?)-хлорпдным при понижении температуры (250°) и появлению растворов бпкарбонатного состава на заключительном низкотемпературном (<250°) этапе минералообразованпя ГЛАВА 5. ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ФОРМИРОВАНИЯ МАЙМИНОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 5.1. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЯ Исследования температурных условий минералообразованпя на месторождении проводились методом изотопной термометрии для пары Gn-Sf и методом гомогенизации флюидных включений в минералах. Полученные результаты показывают, что температурные условия ми-нералообразованпя гидротермального процесса в целом характеризуются широком диапазоном изменения температур от 400 до 150°С. Наряду с этим установлено, что отложение больше]! части сульфидных руд происходило при температуре 350-300°С. С понижением температуры до 250-200°С происходит затухание процесса рудообразова-ния (рис 6). Поданным гомогенизации, температуры поздней безрудной стадии минералообразованпя имеют значения 250-150°С.

Таким образом, на месторождении наблюдается устойчивое снижение температур формирования минералов от ранней продуктивной к поздней безрудной стадии минералообразованпя.

Отмстим, что применение изотопных геотермометров халькопирит-галенит и сфалерит-халькопирит на Маймнновском месторождении не отражаюл истинных температур минералообразованпя, так как ((хэрмированис халькопирита происходило позже сс|шерпта и пиенита при иных физико-химических параметрах рудообразуюшего раствора.

200 250 300 350 400 4.50

Т°С

рис.6 Гистограмма температур формирования галенпл-сфалерптовых руд Майминовского месторождения, (поданным изотопного геолермометра галенит-сфалерит)

рис.7 Изменение изотопного состава серы сфалерита в зависимости от температуры его формирования.

Установлено, что в зависимости от Т кристаллизации сульфидных агрегатов закономерно изменяется изотопный состав серы. Более низкотемпературные минеральные ассоциации показывают обо-гащснность сульфидов изотопом -14S по сравнению с составом серы сульфидов высокотемпературных генераций на 2.5%о (рис.7). Такое утяжеление объясняется уменьшением температуры осаждения минералов и свидетельствует об эволюции физико-химических условии рудообразования.

5.2 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ (рН, f07) РУДООБРАЗУЮШИХ РАСТВОРОВ В условиях равновесия величины 5j4S и о"С минератов контролируются физико-химическими параметрами гпдротерматьного раствора (Т, рН, f02) и его изотопным составом (S^S^s и 8''С^с соответствен но ). Эти и другие параметры раство;юв Мапминовского • месторождения оценены на основе комплексного рассмотрения диаграмм полей устойчивости минералов в системе Fe-0-S, построенных в координатах pH-lgf , lg foi - lg fs>

На диаграммах в координатах рН- fo? отражены фпзпко-хпмичсс-кие условия ранней продуктивной стадии минераюобразованпя при Т -г 350 и 250°С (рпс.8а-б) и поздней безрудной стадии при Т= 150°С (рис.8в). Изолинии на диаграммах характеризуют соответственно изотопный состав cV4S сфачерита и 5ЬС кальцит;! как

функцию pH п f()_j. Положение фазовых границ пирита, пирротина и магнетита и системе Fc-0-S определены для IS-0.01 (Omoto, 1972). Значение концентрации обшей серы согласуется с анализом минеральных парагенезпеов: устойчивостью пирпт-галенпт-халькопирпт-сфалерптовои ассоциации при отсутствии магнетита и гематита (Бартон, 1970).

Вертикальными линиями ограничены области значений pH рудо-образующих растворов Маймпновского месторождения. Растворы равновесные с минеральной ассоциацией калиевый полевой шпат-ссри-цит-кварц в меласоматически преобразованных вмещающих породах при Т~350°С характеризуются значениями pH в интервале от 4.5 до 5.2 (Montoya, 1975: Рафальскнй. 1993). Метасоматпческое преобразование пород в виде карбонатнзашш на поздней стадии минерало-образованпя при лемпературе 250-200°С указывает на снижение кислотности растворов и определяет значения pH от 6 до 7 (Гончаров, 1979; 1983).

Данные по щелочности растворов вместе с информацией об изотопном составе серы сульфидов и углерода кальцита на место-рождениии и о полях устойчивости минералов, позволяют обозначить на диаграммах области, отражающие физико-химические условия процесса минералообразования. Как видно из диаграмм, растворы Маймпновского месторождения изменялись от слабокислых (рН=4.5) на начальной стадии минерализации при Т=(350-300)°С до блпзней-тральных (рН=6.5) на завершающем этапе отложения руд при Т=250°С Вместе с (ем наблюдаелся снижение' фут итпвностн кислорода от Ю-31 при Т=350°С до 10-41атм. при 250°С. Пострудный этап формирования кварц-кальцитовых минеральных ассоциаций характеризуется незначительным увеличением щелочности ¡мстворов pH-7 при Т=150°С и фугитивностью кцелорода не менее Ю'^атм.

5.3 ИЗО ТОПНЫЙ СОСТАВ cV4S vS и _S13CvC РАСТВОРОВ

Доминирующей формой нахождения серы в растворе при указанных выше параметрах pH - fo? рудообразующего раствора, является bbS. В этом случае, значения изотопного состава серы сфалерита сопоставимы с величиной источника серы (Omoto, 1972). Рассчел-нос значение суммарной серы раствора <V4S;,s соответствует +1%о.

Доминирующей формой содержания углерода и растворе при указанных выше параметрах pH f02, является lbCOj. а значения Л1лС-

карбонатов близки величине ¿ьС,с (Omoto, 1972). Раесчетное значение соответствует величине -8.5%о.

■27

а)

б)

-4;

-44

-4S

5'j

1-г—г—

-SVi/l

¿'К:

iiii__

\

10

в)

12

рис.8 Диаграммы pH-f02 для Маймнновского месторождения Замкнутыми контурами ограничены рН- f()i условия, соответствующие минсралообразованию на продуктивной стадии при Т—350°С (а), Т=250°С (б) и пострудной стадии при Т=150°С (в). Пояснения к рис. см. в тексте.

К»

5.4. ЭВОЛЮЦИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПРОЦЕССА МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЯ Прослежена эволюция физико-химических условиях процесса мпнсралообразования Майминовского месторождения. Начальный этап образования продуктивных ассоциаций характеризовался высокотемпературными (300-350°С) условиями отложения сульфидов из слабокислых растворов с рН=4.5-5.0 и фугитивностъю кпс-лорода =10"3°атм. В конце процесса рудообразования наблюдается снижение температуры до 250°С, увеличение щелочности гидротермальных растворов (рН=7) и снижение фуштивности кислорода до КИ'атм. Заключительный пострудный этап образования кварц-каль-цитовых минеральных ассоциаций характеризуется температурой 150-100°С и фуштивностью кислорода не менее 10_44атм.

Таким образом, изменение термодинамических характеристик состояния гидротермального раствора Майминовского месторождения проявляется в последовательном увеличении рН от 4.5 до 7 и уменьшении фугитивности кислорода от 10~30до 1044 атм. в температурном интервале от 350°С до 150°С.

Наблюдаемая тенденцию утяжеления изотопного состава серы сульфидных минералов в процессе охлаждения гидротермальных растворов, отражает изменение рН и параметров рудо-образующих растворов.

5.5 ПРИРОДА РУДОФОРМИРУЮЩИХ РАСТВОРОВ Наиболее ценными источниками информации о происхождешш и эволюции флюидов являю1ся исследования изотопного состава кислорода и водорода воды гидротермальных растворов.

Изотопный состав кислорода воды рудообразуютцего раствора на Майминовском месторождении рассчитан на основании данных о!80 гидротермального кварца и температур гомогенизации первичных флюидных включений в этом минерале. Значение 5,80 растворов, принимавших участие в рудообразовании, в среднем имеет значение -11%о. Это значение весьма схоже с величиной очО современных метеорных вод данного района (Рынков, 1976). Несмотря на то, что значения 60 нами не определены, столь низкое содержание тяжелого изотопа |80 в рудообразующем растворе не оставляет сомнений в существенном преобладании метеорных вод в его составе.

Количественное соотношение вода/порода оценено на основании

данных изотопного состава гидротермально измененных вмещающих пород и известных значении SlsO метеорных подданного района.

Известно, что минимальное значение изотопного состава кислорода неизмененных вмещающих пород, сложенных в основном алевролитами и песчаниками, имеет величину +6%о (Taylor, 1974). Для обеднения тяжелым изотопом кисло]юда вмещающих пород месторождения до значения 6180=0%о, отношение вода/порода должно оцениваться величиной >> 1.

Таким образом результаты исследований соотношений 180/160 гидротермальных минералов и измененных вмещающих пород свидетельствуют о наличии на месторождении крупной гидротермальной конвективной системы. Источником тепловой энергии, необходимой для обеспечения циркуляции метеорных вод, вероятнее всего служили остывающие близповерхностаые магматические очаги.

О существенной роли метеорных вод при формировании Ag-Pb-Zn месторождений Таежное и Фасольное свидетельствуют данные об изотопном составе 5lsO гидротермальных растворов этих месторождений. Равно как для Маймшовского месторождения, изотопный состав растворов месторождений Фасольное и Таежное аналогичен величинам 8,s0 местных метеорных вод. Напротив, данные по изотопному составу SlsO растворов, формировавших руды Августовского месторождения, свидетельствуют о существенном обогащении тяжелым изотопом кислорода рудных флюидов по отношению к метеорным водам. Детальное выяснение причин этой особенности Августовского месторождения является предметом отдельного исследования.

5.6 ИСТОЧНИК СЕРЫ И КИСЛОРОДА РУДООБРАЗУЮЩИХ

РАСТВОРОВ

Изотопный состав общей серы в рудообразующем растворе Маймпновскош месторождения имеет значение близкое к 4 1%о. Это соответствует интервалу вариаций S34S , характеризующих серу магматического генезиса (Rye, Omoto, 1974). Учитывая геологические особенности расположения Маймпновского месторождения (блпзповерхностное формирование рудных тел, пространственно ассоциированных с вулканическими комплексами), и данные изотопного состава'серы сульфидов, поступление серы в рудообразующпс детворы место1Юждения можно связывать с источником магматическою генезиса. Наряду с этим, шщхжо ¡швитые щюцсссы метеорно-пгщютер-

мальной деятельности на месторождении, предполагают взаимодействие растворов с вмещающими породами, в результате чего происходит переотложение серы вмещающих пород в зонах разгрузки.

Таким образом, месторождение могло иметь сложную историю, где происходили процессы, связанные с поступлением серы в растворы в результате как вулканической деятельности, так и заимствования серы из вмещающих пород.

Изотопный состав 5^0 воды рудообразующего раствора в среднем характеризуется значением -11%о. Эта величина весьма схожа со значением 8,80 метеорных вод данного района (-10/-12)%о, что однозначно указывает на преобладание вод метеорного генезиса в составе рудообразующего раствора Майминовского месторождения. Вовлечение огромной массы метеорных вод в процесс минералообра-зования (\\'/т много больше 1) практически нивелирует участие в этом процессе магматических вод, если таковые и входили в состав растворов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изотопный состав серы сульфидных руд Майминовского месторождения, I! целом, характеризуется малыми вариациями З^Б в пределах от -2.7 до 2.2%о. Гидротермальны]"! кварц и вмещающие породы имеют низкое содержание тяжелого изотопа кислорода: значения 8,80 варьируют в пределах от 2.5 до -4.8%о для кварца и от 2.3 до -0.5%о для вмещающих пород (валовые пробы). Интервал вариаций 8ЬС определен для кальцита и составляет (-9.4/-6.3)%о.

Усыновлено, что в па'рс галенит-сфалерит, сфалерит систематически имеет более высокое содержание изотопа 34Б по сравнению с галенитом в среднем на 2.5%о. Подобное распределение изотопов серы в сульфидах отвечает отложению их в условиях, близких к изотопно равновесным. Это позволяет использовать пару галенит-сфалерит в изотопной геотермометрип.

Данные изотопно!'] термометрии (геотермометр галенит-сфале-рпл^1 результаты гомогенизации газово-жидких включений в ми пер пах показывают, что (}юрми]ювание рудных тел Майминовского месторождения происходило в температурном диапазоне (400/230)°С. Наиболее активно процесс кристаллизации сульфидных руд был проявлен при температуре 350-30()°С. С понижением температуры пропс-

ходит затухание процесса рудообразованпя и почти полное его njx^qxiuucHHe при тсмпс^иурс ниже 250°С. Отложение поздних кварц-кат ыцповых агрегатов происходило при температуре 200 - 150°С.

Гпдротерм;ътьные растворы, участвующие в формировании полиметаллических руд Машшновского месторождения .изменялись от слабокислых (рН=4.5) на начальной стадии минерализации при Т=(350-300)°С до близнейтральных (рН=6.5) на завершающем этапе отложения руд при Т=250°С. Вместе с тем наблюдается снижение футитив-ности кислорода от 10 31атм. до М'^атм. Пострудный этап формирования жильных тел характеризуется незначительным увеличением щелочности растворов pH—7, температурой 150-100°С и футптив-ноегью кислорода не менее Ю'^атм.

Утяжеление изотопного состава серы сфалерита в П1юцессе • охлаждения гидротермальных растворов отражает изменение pH и foi рудообразующих растворов.

Крпометрнческис исследования газово-жпдких включений в сфалерите, кварце и кальците указывают на снижение солености растворов от 11всс.% NaCl до всличннчтпже 1всс.% NaCl в процессе понижения температуры минералообразования. Установлено изменение состава растворов от натрий- кальцисво- (+калпево)- хлоридньк к . натрий-хлорпдным на продуктивной стадии минералообразования и появление растворов бйкарбонатного состава на поздней безрудной стадии минералообразования.

Проблематичным остается вопрос об источнике серы на месторождении. Данные изотопного состава суммарной серы раствора (fi,",SvS=l%o) и приуроченность рудных тел месторождения к вулканическим комплексам, позволяют считать, что поступление серы в рудообразующие растворы связано с хцюлатпческим источником. Учитывая широкое проявление гидротермальной деятельности на месторождении, возможно также связывать источник серы с вмещающими породами.

Данные по и ютопному составу кислорода гидротермального кварца и температурам сто образования позволили определить изотопный состав кислорода воды мпнералообразующего раствора. Рассчстное значение 6,sO раствора в среднем соответствует -11%о. Это однозначно указывает на существенное преобладание вод метеорного генезиса в составе раствора.

Данные по изотопному составу кислорода вмещающих пород свидетельствуют о наличии на месторождении крупной гидротермальной конвективной системы, в которой отношение вода/порода оценивается значением много больше 1.

Список основных публикаций по теме диссертации.

1. Усовершенствование комплекса методов изотопного анализа кислорода и серы. // В сб.:Физпко-хпмические методы исследования горных пород и руд. Владивосток, 1989, с.41-56 (соавторы

A.В.Игнатьев, Л.В.Боровик)

2.Геохимия изотопов С, О, S датолптового месторождения, Дальнсгорск // Двенадцать]]! всесоюзный симпозиум по стабильным изотопам в геохимии: Тез. докл.- М. 1989 с. 290 (соавторы

B.И.Киселев, А.В.Игнатьев, Л.В.Боровик)

3.Стабильные изотопы в решении вопросов рудообразования Mai 'шпионского свинцово-цннкового месторождения (Приморье).// XIV симпозиум по геохимии изотопов: Тез. докл.- М. 1995, с.32 (соавторы А.В.Игнатьев, В.В.Раткпн)

4. Изотопно-геохимические представления генезиса Sn-W месторождении. // XIV симпозиум по геохимии изотопов: Тез. докл. - М. 1995, с.97-98 (соавторы А.В.Игнатьев, В.И.Гвоздев) ■

5. Изотопный состав серы' сульфидов и кислорода кварца Маймпновского свинцово-цпнкового месторождения. // Тихоок. геол. т. 14, N5, 1995, с.37-46 (соавторы А.В.Игнатьев, В.В.Раткпн

11.И.Лопзенчев)

6. Evolution of Ag-Pb-Zn Deposits of Primorsky région, East Russia. // 30th Intcrn. Geol. Congr. Abstmct, Beijing, China, 1996, v.3, p.30. (A.V.Ignatiev)

7. Isotope-geochemical ideas of Sn-W deposit gencsis. // 30th Intern. Geol. Congr. Abstract, Beijing, China, 1996, v.3, p.90 (A.V.Ignatiev, V.I.Gvozdev)