Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Минеральный состав и условия формирования эпитермальных золото-теллуридных руд месторождения Кайрагач

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

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Плотинская, Ольга Юрьевна

Глава

Введение

1. Особенности геологического строения и типы рудной минерализации месторождения Кайрагач

1.1. Геологическая позиция и строение месторождения Кайрагач

1.2. Рудная минерализация и ее типы

2. Минералого-геохимические особенности руд

2.1.Минералогия руд

2.1.1. Общая характеристика

2.1.2 Минеральные ассоциации и последовательность минералообразования

2.1.3. Типоморфные особенности основных рудных минералов самородные элементы пирит блеклые руды висмутовые и сурьмяные сульфосоли теллуриды и селениды сульфостаннаты

2.2 Минералого-геохимическая зональность

Выводы

3. Условия формирования руд месторождения Кайрагач

3.1 Р-Т-п ара метры и состав минералообразующего флюида

3.2 Распределение стабильных изотопов

3.3 Об источниках воды в минералообразующем флюиде

Выводы

4. Факторы осаждения Аи

4.1. Программный комплекс Гиббс

4.2. Термодинамический расчеты

4.3. Возможные факторы и механизмы осаждения Аи

5. Сравнительная характеристика эпитермальных месторождений благородных металлов Кураминского золоторудного района

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Минеральный состав и условия формирования эпитермальных золото-теллуридных руд месторождения Кайрагач"

Актуальность темы

В последние годы наиболее значительный прирост ресурсов золота в мире вызван введением в эксплуатацию эпитермальных золоторудных месторождений. Между тем, в нашей стране в балансе добычи золота роль таких месторождений невелика, хотя в отдельных регионах они играют или играли заметную роль. Это, прежде всего, месторождения Балей (Забайкалье), Дукат, Кубака, Купол, Джульетта, Карамкен, Ньявленга, Орча (северо-восток России), Многовершинное, Покровское, Белая Гора (Приамурье), Агатовское, Мутновское, Родниковое, Озерновское (Камчатка). В связи с широким развитием на территории России вулканоплутонических областей, образовавшихся в широком временном диапазоне- от протерозоя до неогена- вполне возможно обнаружение новых объектов эпитермального типа, в том числе и крупных.

Этим определяется актуальность выбора в качестве объекта исследований эпитермального золоторудного месторождения Кайрагач, которое достаточно хорошо вскрыто подземными горными выработками и скважинами и на котором можно проследить закономерности изменения минерального и геохимического состава руд почти по всему вертикальному размаху оруденения.

В мировой литературе эпитермальные месторождения принято подразделять на два основных генетических типа - кислотно-сульфатный, или высоко-сульфидизированный и адуляр-серицитовый, или низко-сульфидизированный, которые различаются степенью окисленности и кислотности гидротермальных минералообразующих растворов (Heald et al., 1987; White, Hedenquist, 1990).

Месторождения кислотно-сульфатного типа приурочены, как правило, к сложным вулканическим постройкам - стратовулканам, кальдерам, выполненным вулканитами известково-щелочной серии кислого или среднего состава и характеризуются глубинами формирования преимущественно от 500 до 2000 м. В рудах таких месторождений обычно наблюдаются высокие соотношения Au/Ag и повышенные содержания меди. Рудная минерализация в них, как правило, вкрапленная, пожилково-вкрапленная, широко распространен пирит, присутствуют энаргит, люцонит, голдфилдит. Гидротермальные изменения представлены серицитизацией и алунитовыми или каолинитовыми кварцитами. Флюиды, ответственные за формирование таких месторождений, обычно имеют магматическое или смешанное метеорно-магматическое происхождение. Они, как правило, характеризуются широкими вариациями солености и низкими рН за счет присутствия HCI и S042". Температуры рудообразования варьируют от 100 до 320°С. На поздних стадиях флюиды могут нейтрализовываться за счет взаимодействия с вмещающими породами или разбавления метеорными водами (White, Hedenquist, 1990). Примерами месторождений такого типа могут служить Саммитвилл, Голдфилд (США), Пуэбло-Вьехо (Доминиканская Республика), Озерновское (Россия) и другие.

Месторождения адуляр-серицитового типа формируются на большем удалении от магматического источника (преимущественно на глубине от 0 до 1000 м) и далеко не всегда имеют выраженную связь с магматизмом. Руды этих месторождений характеризуются, как правило, низкими соотношениями Аи/Ад и высокими содержаниями Си и Zn. Из метасоматитов на них развиты серицитизация или аргиллизация, рудная минерализация приурочена к жилам выполнения или зонам брекчирования пород; из жильных минералов наиболее типичными являются халцедон и адуляр. Такие месторождения образуются за счет слабосоленых флюидов метеорного или смешанного метеорно-магматического происхождения, как правило, нейтральных или слабощелочных; характерны явления вскипания флюидов. (White, Hedenquist, 1990). По своим генетическим особенностям к адуляр-серицитовому типу близки золото-теллуридные эпитермальные месторождения, которые, характеризуются тесной связью с магматизмом повышенной щелочности, своеобразными геохимической (Te-V-F) и минеральной (теллуриды, флюорит, роскоэлит, ванадийодержащие сульфиды) ассоциациями, что позволило некоторым исследователям рассматривать их в рамках особого золото-теллуридного или "щелочного", А-типа (от Alcalic-type) (Bonham, 1986; Richards, 1995). Примерами месторождений низкосульфидизированного типа являются Банска Штъявница (Словакия), Балей (Россия), Комсток, Крид (США) и другие.

В настоящее время эпитермальные месторождения изучены довольно подробно, но, несмотря на это, многие важные вопросы, такие как: характер связи эпитермальной минерализации с магматизмом, вариации физико-химических параметров минералообразования, соотношение метеорного, магматического и корового источников флюидов и рудогенных компонентов, продолжительность рудообразующего процесса, факторы и механизмы формирования высоких концентраций золота, роль активностей серы, селена и теллура пока раскрыты недостаточно полно.

Выявление условий образования эпитермальных месторождений золота, выяснение механизмов образования наиболее богатых золотых руд и закономерностей распределения полезных компонентов на месторождении являются актуальными научными проблемами, решение которых позволит выявить и разработать прогнозно-поисковые и оценочные критерии для эпитермального оруденения.

Цели и задачи исследований

Основной целью настоящей работы являлось выяснение минералого-геохимических особенностей руд месторождения Кайрагач, условий их формирования, источников рудообразующего флюида, а также закономерностей концентрирования золота в рудах месторождения. Реализация этой цели предусматривала последовательное выполнение следующих задач:

1. Выявить последовательность минералообразования на месторождении.

2. Определить типоморфные особенности основных рудных минералов месторождения.

3. Установить минералого-геохимическую зональность на месторождении.

4. Определить физико-химические параметры рудообразования.

5. Выяснить источники рудообразующих флюидов.

6. Оценить возможные формы переноса золота в растворе и факторы, вызывающие его осаждение.

Методы исследования и фактический материал

Изучение месторождения Кайрагач было начато автором в 1997 года при работе над магистерским дипломом на тему «Геологическое строение месторождения Кайрагач и минералого-геохимическая зональность рудной зоны Диабазовая», защита которого состоялась 1997 году. Исследования были продолжены в период обучения в аспирантуре и дальнейшей работы в секторе минераграфии Лаборатории рудных месторождений ИГЕМ РАН в течение 1998-2003 гг.

Изучение более 300 полированных шлифов. Выполнено более 300 микрорентгеноспектральных анализов (микроанализаторы: MS-46 (аналитики B.C. Малов, Н.В. Тронева), Camebax-Micro (С.М. Сандомирская) и SX-50 "Сатеса" (А.И. Цепин). Методами термр- и криометрии совместно с аналитиками Прокофьевым В.Ю. и Грозновой Е.О. изучено 40 пластинок (термокриокамера Linkam THMSG-600). Газовый и анионный состав флюидных включений из 5 образцов определен в ГЕОХИ РАН аналитиками Мироновой О.В. и Савельевой Н.И. (газовый хроматограф «ЦветЮОМ» и ионный хроматограф «Цвет 3006»), Проведено более 100 определений изотопного состава серы, кислорода, углерода и водорода (аналитики Носик Л.П., ИГЕМ РАН и Покровский Б.Г., ГИН РАН).

При подготовке работы была использована систематизированная коллекция геологических образцов пород и руд месторождения Кайрагач, отобранных по скважинам и горным выработкам в интервале от поверхности (около 1500 м) до глубины 1000 м.

Научная новизна и практическое значение работы

Существенно расширены сведения о минеральном составе руд. Впервые предложена схема последовательности минералообразования на месторождении и охарактеризована минералого-геохимическая зональность руд. . Установлены типоморфные особенности основных рудных минералов месторождения (самородного золота, пирита, блеклых руд, сульфосолей, теллуридов и селенидов) и охарактеризованы изменения этих особенностей как во времени, так и в пространстве. Впервые установлены Р-Т- параметры и состав минералообразующего флюида месторождения, определены особенности изотопного состава жильных и рудных минералов и источники воды и серы во флюиде. Также впервые описаны возможные факторы и механизмы концентрирования золота в рудах месторождения Кайрагач и установлены причины возникновения богатых и рядовых руд и причины их распределения на месторождении Кайрагач.

Полученные данные о флюидном режиме и источниках флюидов, о механизмах и способах образования руд, физико-химических моделях переноса и осаждения золота предлагается использовать как составную часть генетической модели эпитермального рудообразующего процесса. Кроме того, закономерный характер распределения минералого-геохимической зональности, установленный на месторождении может быть полезен для разработки пронозно-оценочных критериев при разведке месторождений или рудопроявлений, сходных по своим характеристикам с месторождением Кайрагач.

Апробация работы

Результаты исследований и основные положения диссертационной работы неоднократно представлялись на многих региональных, всероссийских и международных совещаниях, симпозиумах, конференциях и семинарах: VIII научных чтениях памяти И.Ф. Трусовой (Москва, 1998г.), международном симпозиуме "Минералообразующие флюиды и рудогенез" (Ташкент, 1998г.), научной конференции "Золоторудные месторождения Узбекистана" (Ташкент, 1998), на годичной сессии ВМО «Роль минералогии в развитии минерально-сырьевой базы благородных металлов и алмазов XXI века» (Москва, 1998г.), IX съезде минералогического общества при РАН "Минералогическое общество и наука на пороге XXI века" (Санкт-Петербург, 1999г.), годичной сессии МО при РАН «Минералогия- основа комплексного использования руд» (Санкт-Петербург, 2001), X Международной конференции по термобарогеохимии (Александров, 2001г.), XVI симпозиуме по геохимии изотопов имени академика А.П. Виноградова (Москва, 2001 г.), Всероссийской научной конференции «Геология, Геохимия, Геофизика на рубеже XX и XXI веков», посвященной 10-летию РФФИ, Москва, 2002), Всероссийском Симпозиуме «Геология, генезис и вопросы освоения комплексных месторождений благородных металлов» (Москва, 2002 г.). По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе в академических журналах и сборниках.

Структура и объем работы

Диссертация состоит введения, пяти глав и заключения. Общий объем работы составляет 130 страниц, 34 фигуры, 24 таблицы. Список литературы включает 60 наименований.

Благодарности

Работа выполнена в Секторе минераграфии Лаборатории рудных месторождений под руководством доктора геолого-минералогических наук Коваленкера В.А., которому автор выражает глубокую признательность. Автор благодарит ИГЕМ РАН Прокофьева В.Ю., Генкина А.Г., Добровольскую М.Г., Краснова А.Н., Новикова И.А., Носика Л.П., Русинова В.Л. (ИГЕМ РАН), Гертмана Ю.Л. и Поморцева В.В.(ГГП Ташкентгелогия) и Конеева Р. И.(Национальный университет Узбекистана), оказавших содействие в работе над диссертацией, а также Цепина А.И., Грознову Е.О, Носика Л.П. (ИГЕМ РАН), Миронову О.В. и Савельеву Н.И. (ГЕОХИ РАН) и (Покровского Б.Г. (ГИН РАН) за выполненные анализы.

Основные защищаемые положения

1. Эпитермальная минерализация месторождения Кайрагач сформировалась в течение четырех стадий: 1) стадии предрудных метасоматитов, 2) ранней рудной (золото-пирит-кварцевой), 3) основной рудной (золото-блеклорудно-сульфосольно-теллуридной), 4) пострудной (кварц-карбонат-баритовой). В распределении рудной минерализации проявлена минералого-геохимическая зональность (в т. ч. скрытая), связанная со стадийностью и фациальностью рудообразующего процесса. Стадийная зональность выражена в смене минеральных ассоциаций ранней рудной стадии ассоциациями основной рудной стадии (золото-кварц-баритовой, сульфосолей висмута, теллуридов, блеклых руд) в направлении к центрам рудных тел, а фациальная - в развитии голдфилдита и фаматинита на верхних горизонтах, самородного теллура на нижних, уменьшении в этом направлении Ag/Au отношения, существенном увеличении содержаний Те и Se и величины Te/Se Скрытая зональность выражена в увеличении пробности самородного золота и в уменьшении содержаний Ад, Те и Bi в блеклых рудах с глубиной.

2. Многостадийное формирование руд месторождения Кайрагач происходило в интервале глубин от 200-300 м до 1-1.5 км на фоне периодических вскипаний флюида из минералообразующих растворов хлоридно-натриевого состава при температурах 300-120°С. От ранних к поздним стадиям рудообразующего процесса флюиды эволюционировали от ультракислых и кислых относительно низкосоленых (<6 мас.% NaCI-экв.) до нейтральных и субщелочных умеренносоленых (6-12 мас.% NaCI-экв.).

3. Изотопный состав минералообразующего раствора свидетельствует о его происхождении в результате взаимодействия вод магматической и метеорной природы с вмещающими вулканитами андезито-дацитового состава при низком (<0.1) отношении вода/порода и температурах 200-300°С. Эволюция изотопного состава флюида выражалась в увеличении 5180 воды и в уменьшении S34S H2S от начала к концу минералообразующего процесса.

4. Максимальное количество высокопробного самородного золота в рудах месторождения Кайрагач отложилось в результате распада гидросульфидного комплекса в температурном интервале 250-125°С в кислой среде при формировании ранних минеральных ассоциаций основной рудной стадии. Одним из главных факторов осаждения золота явилось охлаждение минералообразующего раствора по мере удаления от источника тепла. Снижение общего количества золота в более поздних ассоциациях могло быть обусловлено нейтрализацией флюида при его взаимодействии с вмещающими породами.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения", Плотинская, Ольга Юрьевна

Выводы

Минералообразование на месторождения Кайрагач происходило в интервале глубин до 1- 1.5 км от палеоповерхности в гидростатических условиях; из средне-низкотемпературных (300-120°С) флюидов, в составе которых преобладали хлориды Na, а соленость возрастала от относительно низкой (менее 6 мас.% NaCI-экв.) на ранних стадиях рудообразующего процесса до умеренной (6-12 мас.% NaCI-экв.) при формировании ассоциаций основной рудной стадии.

Широкое развитие в рудах зоны Диабазовая гидротермальных рудных брекчий на всем ее вертикальном протяжении, особенно интенсивное в участках развития богатых руд, являются прямым свидетельством того, что формирование рудных минеральных ассоциаций основной рудной стадии зачастую происходило в условиях гетерогенизации флюида, вызванных резкими изменениями РТ-режима вследствие периодического эксплозивного освобождения избыточного давления в системе (Fournier, 1985; Nelson, Giles, 1985).

Разнотипное оруденение в зонах Диабазовая и Первая сформировалось близкими по составу и физико-химическим параметрам минералообразующими растворами, которые циркулировали в рамках единой гидротермальной системы.

Минералообразующий флюид образовался в результате взаимодействия вод магматического и метеорного происхождения с вмещающими вулканическими породами андезито-дацитового состава при низком (< 0.1) отношении вода/порода и и в интервале температур 200 - 300 °С. Основным источником рудогенных компонентов являлся магматический флюид, который отщепился от кристаллизующегося расплава субвулканических и порфировых интрузий, внедрившихся в основание вулканоструктуры. Руды основной рудной стадии месторождения Кайрагач формировались за счет кислых флюидов смешанного метеорно-магматического происхождения при температурах от 200 до 330°С. На верхних горизонтах флюиды были преимущественно окисленными, в то время как на нижних- восстановленными. Минералы галенит-сфалеритовой стадии образовались при температурах от 150 до 250°С за счет нейтральных или слабощелочных флюидов, которые характеризовались преобладанием H2S над S02.

4. Факторы осаждения Au

Рассмотренные выше данные о физико-химических параметрах и составе минералообразующего флюида месторождения Кайрагач были использованы для оценки возможных форм нахождения и концентраций золота и их зависимости от вариаций физико-химических условий. С этой целью было проведены термодинамические расчеты равновесной растворимости золота в системе Au-NaCI-C02-H2S-H20 с использованием программного комплекса "GIBBS" версии 3.6 с банком термодинамических данных UNITERM версии 3.6.

4.1 Программный комплекс GIBBS

В основе алгоритма программы GIBBS лежит принцип минимизации свободной энергии системы. Программа разработана на кафедре геохимии МГУ для IBM PC, авторы Шваров Ю.В., Коротаев М.Ю., Гричук Д.В. (Shvarov, 1992). Исходными данными для расчета равновесного состояния в локальном объеме гидротермальной системы являются: набор независимых компонентов системы (химические элементы); набор зависимых компонентов системы (минералы, частицы водного раствора); валовый состав исходной твердой фазы (вмещающей породы); исходный состав первичного раствора; число ступенчатых реакторов, описывающих систему; количество порций (волн) первичного раствора, проходящих через систему; соотношение масс твердой фазы (породы) и раствора; температура и давление; свободные энергии Гиббса для всех введенных минералов и частиц для всех введенных температур и давлений; параметры для расчетов коэффициентов активности частиц водного раствора (уравнение Дебая-Хюккеля в форме третьего приближения).

В результате расчетов программа GIBBS позволяет получить: валовые составы равновесного раствора и твердой фазы; список и количество минералов, которые образовались при достижении равновесия (мольные количества, весовые и объемные проценты); равновесный состав раствора (молярную концентрацию каждой частицы и ее коэффициент активности); рН; ионную силу раствора; окислительно-восстановительный потенциал (Eh); отношение вода /порода; объем минерального агрегата и т.п.

Расчет свободных энергий минералов и ионов для заданных условий производился при помощи базы данных UNITHERM. Для расчета свободных энергий минералов в этой базе содержатся величины энтропии, объема и свободной энергии образования минерала при температуре 25°С и уравнение теплоемкости при температуре 25°С и давлении 1 бар; для расчета свободных энергий ионов - константы реакции диссоциации. (Борисов, 2000).

4.2. Термодинамические расчеты.

Моделирование процесса осаждения Au проводилось с целью выяснения возможных форм нахождения золота в растворе и условий его осаждения при формировании руд месторождения Кайрагач. Термодинамическое моделирование равновесной растворимости золота в системе Au-NaCI-C02-H2S-H20 в растворах, аналогичных по составу рудообразующим флюидам Кайрагача.

Рассматривалось изменение концентраций различных форм нахождения золота в растворе в зависимости от температуры, рН и Eh. Интервалы температур и давлений, а также исходный состав системы для оценки температурной зависимости равновесной растворимости золота (взятого в избытке) были выбраны с учетом полученных ранее данных исследования флюидных включений (см выше).

Было установлено, что золото в модельном растворе присутствует, главным образом, в виде комплексов AuHS0 и Au(HS)2", количество же прочих форм (Au+, Au3+, АиОН, Аи(ОН)2', Au2(HS)2S2", AuCI2", AuCI4") незначительно.

Расчет зависимости растворимости Au от температуры (1 кг Н20, 1 М NaCI, 0.06 М С02, 0.08 М H2S, 0.02 М S02, 1 М Au, температура от 50 до 325°С, (табл. 4.2.1, фиг. 4.2.1 .а) показал что в интервале температур от 350°С до 175°С в растворе доминирует комплекс AuHS0, составляя до 90% всего растворенного в данном растворе золота, тогда как при более низких температурах (< 150°С) в растворе преобладает комплекс Au(HS)2 (фиг. 4.2.1 а). По мере снижения температуры, начиная примерно с 250°С, общая растворимость Au резко падает (с 10"5 до 10"6 моль/кг Н20), вызывая тем самым его осаждение из раствора.

Зависимость растворимости Au от вариаций кислотности-щелочности раствора расчитывалась в интервале значений рН от 3 до 8 (Т= 250 °С, 1 кг Н20, 1 М NaCI, 0.06 М С02, 0.08 М H2S, 0.02 М S02, 1 М Au, фиг.4.2.1 б). Установлено, что в при рН от 3 до 4 в растворе преобладает комплекс AuHS0, содержание Au составляет около 1x10"5 моль/кг Н20 и остается постоянным. Повышении щелочности до рН = 6.5 (например, вследствие отделения кислых газов при кипении флюида) растворимость Au возрастает более, чем на порядок и его содержание увеличивается до 1.6х10"4 моль/кг Н20. Дальнейшее увеличении щелочности раствора (до рН = 8) приводит к падению растворимости Аи до исходного значения. При этом в растворах с рН > 4.5, основной формой нахождения золота является комплекс Au(HS)2l.

Влияние окислительного потенциала (Eh) на растворимость Аи оценивалось для интервала значений H2S/S02 от 0.1 до1.0 (Т= 250 °С, 1 кг Н20, 1 М NaCI, 0.06 М С02, 1 М Аи, фиг. 16). Результаты расчетов (фиг. 16 в) показывают, что при изменении Eh от 0.3 (H2S/S02 = 0.1) до -0.01 (H2S/S02=0.6) концентрация Аи в растворе падает на четыре порядка от 10"1 до 10"5 . Дальнейшее уменьшение Eh, вплоть до -1.2 (H2S/S02=10), не приводит к реальному изменению растворимости. При этом, в растворе с Eh до 0.005 (H2S/S02=0.4) преобладают хлоридные (AuCI2" и AuCI4") и гидрооксидные (АиОН) формы, в других случаях доминирует комплекс AuHS0.

4.3. Возможные факторы и механизмы осаждения Аи

Полученные результаты термодинамического моделирования позволяют сделать вывод о том, что основное количество золота высадилось из раствора при распаде комплекса AuHS0 в температурном интервале 250 . 125°С , который хорошо согласуется с температурой формирования зоотоносных минеральных ассоциаций основной рудной стадии. Менее богатые золотом ассоциации ранней рудной стадии были образованы, в основном, при распаде комплекса Au(HS)2 и, частично, комплекса AuCI2" в относительно высокотемпературных условиях (300 . 250°С), соответствующих температурному режиму этой стадии. Таким образом, что одним из основных факторов осаждения золота при формировании продуктивных ассоциаций руд месторождения Кайрагач явилось охлаждение минералообразующего раствора.

В соответствие с рассмотренными выше результатами изучения минералого-геохимической зональности и серно-изотопными данными обстановка минералообразования на месторождении Кайрагач изменялась от относительно восстановительной (H2S>S02, Eh<0) на глубоких уровнях до высокоокислительной (на что указывает высокая степень окисления Те4+ в составе голдфилдита) на приповерхностных горизонтах. На фиг. 4.2.1 в) видно, что при Eh<0 растворимость золота в модельном растворе практически не изменяется, из чего следует, что по крайней мере на глубоких горизонтах изменения Eh на осаждение самородного золота на месторождении не влияли. Существенный рост растворимости Аи в модельном растворе при повышенных Eh (фиг. 4.2,1 в), по-видимому, объясняет факт уменьшения содержаний золота в рудах, образованных в более окислительных условиях, то есть в направлении к верхним частям месторождения.

В то же время, согласно результатам анализа минеральных парагенезисов, минерализация ранней рудной стадии, а также ранние ассоциации основной продуктивной стадии формировались в кислой среде, при рН = 2-4, тогда как поздние ассоциации этой стадии - в обстановках от слабокислых до нейтральных. Увеличение растворимости золота при увеличении рН в модельном растворе согласуется с тем, что золотом обогащены, главным образом, ранние минеральные ассоциации основной рудной стадии (золото-кварц-баритовая, ассоциация ранних теллуридов и т.д), а не поздние (висмуто-селенидная ассоциация или ассоциация тетраэдрита) формирование которых происходило при умеренных рН.

Таким образом, минерализация ранней рудной месторождении Кайрагач стадии (золото-кварц-пиритовая ассоциация) сформировалась при кислых рН (2-4) и относительно высоких температурах (300-250сС) в восстановительных условиях. Золото осаждалось, в основном, при распаде комплекса Au(HS)2 и, частично, комплекса AuCI2" в результате остывания флюида. Это могло быть результатом удаления от источника тепла и контактом с вмещающими породами.

Приповерхностные минеральные ассоциации основной рудной стадии (асоциация голдфилдита и фаматинита) образовались в окислительных условиях, важным фактором осаждения золота здесь являлось охлаждение флюида, которое могло быть вызвано его кипением в ответ на падение давления или смешением с более холодными подземными водами. В то же время, осаждению золота препятствовала высокоокислительная обстановка, которая была, возможно, вызвана проникновением кислород-содержащих метеорных вод.

Наиболее богатые золотом минеральные ассоциации основной рудной стадии образовались при умеренных температурах (250 - 125°С) и кислых рН в восстановительных условиях; золото при этом высадилось из раствора, главным образом, при распаде комплекса AuHS0.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что охлаждение рудообразующего флюида и являлось наиболее существенным фактором концентрирования самородного Аи в процессе формирования руд месторождения Кайрагач.

Основное количество золота высадилось из раствора при распаде комплекса AuHS0 в температурном интервале 250 . 125сС. Одним из основных факторов осаждения золота при формировании продуктивных ассоциаций руд месторождения Кайрагач явилось охлаждение минералообразующего раствора, вызванное остыванием флюида по мере удаления от источника тепла, его кипением в ответ на падение давления, и его смешением с более холодными подземными водами. а)

Концентрация, моль/кг Н50

0.20 0.40 Eh

Фиг. 4.1. Зависимость растворимости различных комплексов золота от физикохимических условий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненные комплексные минералого-геохимические, термобарогеохимические и изотопные исследования руд месторождения Кайрагач показали, что оно по совокупности рассмотренных выше данных о геологическом строении, условиях локализации и вещественном составе руд, минеральных ассоциациях и последовательности их формирования, вертикальной и латеральной минералого-геохимической зональности оруденения, физико-химических параметрах и составе минералообразующего флюида, формах нахождения в них золота и факторах его осаждения, распределении изотопов S, С, О и Н, источниках Н20 и рудогенных компонентов обладает характерными особенностями, свидетельствующими о его принадлежности к эпитермальному семейству. Более того, присутствие в составе минеральных ассоциаций гидротермальных изменений вмещающих пород алунита, пирофиллита, диаспора и каолинита, среди раннерудных монокварцитов -пористого (vuggy) кварца, а в составе рудной минерализации - энаргита, фаматинита-люцонита, голдфилдита, барита и ангидрита указывает на активную роль в начальные периоды развития гидротермального процесса ультракислых (рН < 3) окисленных растворов., Результаты сравнения указанных характеристик месторождения Кайрагач с типовыми признаками эпитермальных месторождений кислотно-сульфатного и адуляр-серицитового типов приведены в табл. 5.1. Можно видеть, что изученное месторождение может быть отнесено к алунит-каолинитовому (кислотно-сульфатному, высоко-сульфидизированному (по Heald et at., 1987; White, Hedenquist, 1990) типу эпитермального оруденения.

В то же время, в отличие от типичных месторождений кислотно-сульфатного типа (Саммитвилл в США, Челопеч в Болгарии, Бор в Югославии, Нансацу в Японии, и другие), имеющих как правило золото-медную специализацию оруденения, руды месторождения Кайрагач обладают ярко выраженным золото-олово-висмут-селен-теллуровым геохимическим профилем, который определяется типоморфной для них многоэлементной ассоциацией Au-Ag-Bi-Sn-Sb-As-Te-Se, отражающей тесные пространственно-временные связи разнообразных минералов (самородные металлы, сульфиды, селениды, теллуриды и оксиды) этих элементов. Присутствие одних и тех же элементов в разных формах (минеральной и изоморфной) и состояниях (в виде катионов, анионов, разновалентных ионов) свидетельствует о высокой изменчивости окислительно-восстановительных условий в процессе рудообразования, оказавших прямое влияние на формирование этой сложной по составу минерализации.

Изучение геологических соотношений, текстурно-структурных особенностей и анализ минеральных парагенезисов показали, что гидротермальная минерализация месторождения

Кайрагач, в том числе рудная, сформировалась в течение четырех стадий: 1) стадии предрудных метасоматитов, 2) ранней рудной (золото-пирит-кварцевой), 3) основной рудной (золото-блеклорудно-сульфосольно-теллуридной), 4) пострудной (кварц-карбонат-баритовой). Минералообразование происходило в условиях высокой тектонической активности и сопровождалось явлениями катаклаза и брекчирования руд, результатом которых стало пространственное совмещение разновозрастных минеральных ассоциаций и переотложение рудного вещества, разложение отдельных минералов и формирование на их месте новых минеральных ассоциаций.

Данные термо-криометрических исследований флюидных включений, в т.ч. оценка флюидных давлений в период минералоотложения, свидетельствуют о том, что минералообразование происходило в интервале глубин не более 1- 1.5 км от палеоповерхности, в гидростатических условиях; из средне-низкотемпературных (300-120°С) флюидов. В составе минералообразующего раствора преобладали хлориды Na, а соленость возрастала от относительно низкой (менее 6 мас.% NaCI-экв.) на ранних стадиях рудообразующего процесса до умеренной (6-12 мас.% NaCI-экв.) при формировании ассоциаций основной рудной стадии.

Интерпретация результатов исследования состава стабильных изотопов в сульфидах, кварце, барите, ангидрите (гипсе), карбонатах и серицитах из руд и околорудных метасоматитов указывает на то, что минерализация основной рудной стадии была сформирована кислыми флюидами смешанного метеорно-магматического происхождения. При этом, по направлению от нижних к верхним уровням рудной зоны степень окисленности флюидов возрастала. Минерализация пострудной стадии образовались при температурах от 150 до 250°С из субнейтральных до слабощелочных растворов, в которых сульфидная сера преобладала над окисленной.

Привлечение методов термодинамического моделирования минералообразующего процесса с использованием в качестве исходных параметров оценок реальных характеристик рудообразующего процесса на месторождении Кайрагач позволило обосновать перенос золота главным образом в виде гидросульфидного комплекса AuHS0. Его распад в температурном интервале 250 . 125°С привел к массовому осаждению самородного золота из раствора. При этом, одним из основных факторов осаждения золота при формировании продуктивных ассоциаций руд месторождения Кайрагач явилось охлаждение минералообразующего раствора, вызванное остыванием флюида по мере удаления от источника тепла, его кипением в ответ на падение давления, и его смешением с более холодными подземными водами.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Плотинская, Ольга Юрьевна, Москва

1. Бадалов А.С., Спиридонов Э.М. Блеклые руды и самородное золото рудопроявления Кайрагач (Восточный Узбекистан) И Узб. геол. журн. 1983. №2. С. 74-78.

2. Бадалов А.С., Спиридонов Э.М., Гейнке В.Р., Павшуков В.В. Минералы-самородные элементы и теллуриды вулканогенного рудопроявления Кайрагач (Уз.ССР) // Зап. Узб. отд-ния ВМО. 1984. Вып.37. С.64-67.

3. Борисенко А. С. Изучение солевого состава газово-жидких включений в минералах методом криометрии У/Геология и геофизика. 1977. №8. С. 16-27.

4. Коваленкер В.А. Минералого-геохимические закономерности формирования эпитермальных руд золота и серебра. Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук. Москва. 1995.

5. Коваленкер В.А., Гейнке В.Р. Новый Cu-Sn-Bi-Se-тип минерализации в Кураминской подзоне Срединного Тянь-Шаня // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1984. №5. С. 91-104.

6. Коваленкер В.А., Евстигнеева Т.П., Малое B.C., Трубкин Н.В., Горшков А.И., Гейнке В.Р. Некрасовит Cu26V2Sn6 S32 новый минерал группы колусита // Минерал, журн. 1984. №2. С.88-97.

7. Коваленкер В.А., Некрасов И.Я., Малое B.C. Минералогия и парагенезисы сульфостаннатов меди и железа в золото-серебряных месторождениях // Геология руд. месторождений. 1986. №2. С.67-84.

8. Коваленкер В.А., Некрасов И.Я., Сандомирская М.М., Малое B.C., Данченко В.Я. Сульфидно селенидно - теллуридная минерализация эпитермальных проявлений Курило-Камчатского вулканического пояса // Минерал, журн. 1989. т. 11. №6. С.318.

9. Коваленкер В.А., Покровский Б.Г., Чернышев И.В. Изотопный состав водорода и кислорода в серицитах палеозойских эпитермальных месторождений золота: первые данные //Докл. РАН. 1994. Т. 337. №2. С. 239-242.

10. Коваленкер В.А., Русинов В.Л. Голдфилдит: особенности химического состава, парагенезисы, условия образования // Минерал, журн. 1986. т. 8. №2. С.57-70.

11. Конеев Р.И. Принципы классификации Au-Ag месторождений: эмпирический и теоретический подходы // Актуальные проблемы освоения месторождений полезных ископаемых. Ташкент, ИМР. 2001. С.85-87.

12. Конеев Р.И., Гертман Ю.Л. Микропарагенезисы золота в золоторудных формациях Восточного Узбекистана // Основные проблемы в учении о магматогенных рудных месторождениях. М.: ИГЕМ РАН, 1997. С. 142-143.

13. Конеев Р.И., Гертман Ю.Л., Игнатиков Е.Н. Минералого-геохимические особенности Кызылалмасайского золоторудного поля // Руды и металлы. 2002. №1. С. 31-42.

14. Плотинская О.Ю., Коваленкер В. А. Эпитермальное золото-теллуридное месторождение Кайрагач: минералого-геохимическая зональность // Золоторудные месторождения Узбекистана: геология и промышленные типы. Ташкент: ИМР, 1998. С. 57-60.

15. Спиридонов Э.М., Бадалов А.С. (2) Сурьмянистый моусонит месторождения Кайрагач, //Докл. АН СССР. 1983. Т.221. №3.

16. Спиридонов Э.М., Бадалов А.С. Ванадийсодержащий касситерит и сульфосоли вулканогенного месторождения Кайрагач, Восточный Узбекистан // Докл. АН СССР. 1984. Т.274. №2.

17. Спиридонов Э.М., Чвилева Т.Н., Бадалов А.С. Сурьмянистый колусит Cu26V2As2Sb2S32 месторождения Кайрагач и о разновидностях колусита //Докл. АН СССР. 1983. Т.269. №3. С.706-712.

18. Туляганов Х.Т., Юдалевич Э.А., Коржаев В.П.,Ким О.И.,Яскович В.В.,Козлов В.В.,Поникленко И.А. Карта магматических формаций Узбекской СССР. Ташкент: Фан, 1984

19. Турапов М.К., Акбаров Х.А., Парпибаев Ю.К., Сулейманов М.О. К вопросу о геодинамике формирования структур Кайрагачскрго рудного поля // Актуальные проблемы освоения месторождений полезных ископаемых. Ташкент, ИМР. 2001. С. 5051.

20. Чернов И.Г., Султанжоджаев А.А. Комплексное изучение изотопного состава подземных вод Ташкентского артезианского бассейна И Тез. докл. XII Всесоюз. Симп. по стабильным изотопам в геохимии. М.: ГЕОХИ, 1989. С. 174.

21. Bonham H.F.,Jr. Models for volcanic-hosted epithermalprecious metal deposits: a review // Int. Volcanol. Congress. Symp. 5. Proceedings. Hamilton, New Zealand. 1986. P. 13-17

22. Bowers T.S., Taylor H.P.Ir. An integrated chemical and stable isotope model of the origin of midocean ridge hot spring systems //J. Geoph. Res. 1985. V.90. P. 12583-12606.

23. Brown P. E. FLINCOR: A fluid inclusion data reduction and exploration program // Second Biennial Pan-American Conference on Research on Fluid Inclusions. Prog, with Abstr., 1989. P.14.

24. Field C.W., Fifarek R.H. Light stable-isotope systematic in the epithermal environments II Rev. in Econ.Geol. 1985. V.2. P. 99-128.

25. Fournier R.O. The behavior of silica in hydrothermal solutions II Rev. in Econ. Geol.1985. V.2. P.45-61.41 .Friedman I., O'Neil J.R. Compilation of stable isotope fractionation factors of geochemical interest//U.S.G.S. Prof. Paper. 1977. N°440-kk.

26. Haas J.L., Jr. The effect of salinity on the maximum thermal gradient of a hydrothermal system at hydrostatic pressure // Econ. Geol. 1971. V.66. P.940- 946.

27. Heald P., Foley N.K., Hayba D.O. Comparative anatomy of volcanic-hosted epithermal deposits: Acid sulfate and adularia-sericite types fl Econ. Geol. 1987. V 82. № 1. P.1-26.

28. Hedenquist J.W., Henley R.W. Effect of C02 on freezing point depression measurements for epithermal ore deposition //Econ. Geol. 1985. V.80. №5. P.1379-1406.

29. Matsuhisa Y., Goldsmith J.R., Clayton R.N. Oxigen isotopic fractionation in the system quartz-albite-anorthite-woter// Geochim. et Cosmochim.Acta. 1979. V. 43. P. 1131-1140.

30. Nelson C.E., Giles D.L. Hydrothermal eruption mechanism and hot spring gold deposits II Econ. Geol. 1985. V.80. N°6. P.1633-1639.

31. Ohmoto H. Systematics of sulfur and carbon isotopes in hydrothermal ore depisits // Econ. Geol. 1972. V.67. P.551-578.50 .Ohmoto H. Stable isotope geochemistry of ore deposits // Rev. in Mineralogy. 1986. V.16. P. 491-559.

32. Ohmoto H. and Lasaga A. C., 1982 Kinetics of reactions between aqueous sulfates and sulfides in hidrothermal systems//Geochimica et Cocmochimica Acta, I/.46 №10, pp. 17271746.

33. Ohmoto H., Rye R.O. Hydrogen and oxigen isotope composition of fluid inclusion in the

34. Kuroko deposits // Econ. Geol. 1974. V.69. P.947-953. 53.Ohmoto H., Rye R.O. Isotopes of sulfur and carbon II Geochemistry of hydrothermal ore deposits. N.Y.: Wiley Interscience, 1979. P.509-567.

35. Richards J.P. Alcalic-type epithermal gold deposits a review // Magmas, fluid and ore deposits. Mineralogical Assoc. of Canada. Short course ser., 1995, V.23, P.367-400

36. RoedderE. Fluid inclusions// Rev. in Mineralogy. 1984. V. 12. (Monograph).

37. Rye R.O. The evolution of magmatic fluids in the epitermal environment. The stable isotopeperspective II Econ. Geol. 1993. V.88. P.733-753.j

38. Taylor H.P., Jr. Oxigen and hydrogen isotope relationships in hydrothermal mineral deposits// Geochemistry of hydrothermal ore deposits. N.Y.: Wiley Interscience, 1979. P.237-277.

39. White N.C., Hedenquist J.W. Epithermal environments and styles of mineralization: variations and their causes, and guidelines for exploration //J. Geochem. Explor. 1990. V.36. P.445-474.

40. Zhang X. and Spry P.G., Calculated Stability of Aqueous Tellurium Species, Calaverit and Hessite at Elevated Temperatures //Economic Geology, 1994, v.89, pp. 1152-1166.1. Фондовая литература:

41. Коваленкер B.A., Русинов В.Л. и др. Итоговый отчет по теме «Рудооббраующие флюидно-магматические системы (на примере золоторудных эпитермальных месторождений)», 1994.

42. Коваленкер В.А., Сафонов Ю.Г. Промежуточный отчет по теме «Минералого-геохимические особенности и условия формирования золото-серебряных руд Карамазара», 1987.