Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Минералогия и генезис самородно-сульфидной минерализации Джалтульского интрузива

ВАК РФ 04.00.20, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Минералогия и генезис самородно-сульфидной минерализации Джалтульского интрузива"

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РС4СР МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. С.ОРДЖОНИКИДЗЕ

МИНЕРАЛОГИЯ И ГЕНЕЗИС СМОРОДНО-СУЛЬФИДНОЛ МИНЕРАЛИЗАЦИИ ДЖАЛТУЛЬСКОГО ИНТРУЗИВА (СИБИРСКАЯ ПЛАТФОРМА)

Специальность 04.00.20- минералогия, кристаллогра<|ия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

На правах рукописи

ЛЕВАШОВ Виталий Константинович

Уда.549.552.321.5(571.51)

Москва - 1990

Работа выполнена в Якутском институте геологических наук СО АН СССР

Научный руководитель: доктор геолого-минералогичеоких наук, профессор Олейников Борис Васильевич Официальные оппоненты: доктор геолого-миноралогических наук

Ведущая организация - Институт геологии и геофизики Сибирского

отделения АН СССР Защита состоится "18" октября 1990 г.

ванного совета К 063.55.05 в Московском геологоразведочном институте им. С.Ордаоникидэе по адресу 117485 Москва,. В. 485, ГСЛ-7, ул. Миклухо-Маклая, 23

С диссертацией мохно г - " ' МГРИ.

Новгородова Маргарита Ивановна кандидат геолого-минералогических наук Разин Леонид Витальевич

в час. "/У"-мни. в ауд. 6-53 на заседании специализиро-

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного

совета

В,А.Утенкоб

ОБИТАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность ра5оты, В последней десятилетие!® интрузивных баэитах Сибирской платформы обнаружены разнося^ш^цв лшнералы самородных элементов и природнно сплавы последних, чтс позволило высказать «.щель о существовании практически не изученного природного процесса: металлизации силикатного субстрата, и поставить вопрос о том, что при обсуждении проблем рудогенеза платформенных базитов недооценивается возможность концентрирования рудообразукцих элементов в самородной форме, особенно на довну-трикамерном этапе развития флюидно-магматических систем (Самородные 1985). В благоприятной обстановке именно подобные системы трансформируются в рудно-магматические, с которых« связано образование месторождений железа, хрома, меди, никеля и ряда других. В связи с этим и был поставлен вопрос о всестороннем изучении самородно-сульфидной минерализации в базитах Сибирской платформы. Наиболее благоприятна объект для такого исследования - Дкалтульский интрузив, в котором известен ряд ыесток.рождений самородного железа,

Цель данной работы - выявить видовой состав и дать всестороннюю характеристику ассоциациям минералов класса самородных элементов и сопутствующих им интерметаллидов, карбидов и сульфидов в исследуемых объектах и на этой основе раскрыть время и место и оценить физико-химические условия концентрирования металлов в самородном состоянии.

В задачу автора входило:

1) Изучить видовой состав минералов классов самородных элементов» интерметаллидов, карбидов и, ассоциирующих с ними сульфидов в местонахождениях самородного железа Дхалтульского интрузива.

2) Определить физические свойства и типохимические особенности минералов вьшеупомянутых классов и сопоставить их с таковыми из местонахоядений в базитах других тел древних платформ. 3) На основе анализа текстурно-структурных взаимоотновений самородно-метальной и сульфидной фаз установить стадийность процесса саморо дно-сульфи дного минералообразования. 4) Сопоставить фазовые превращения, наблюдаемые в экспериментальных системах, с характером и типом минерализации в природных объектах и оценить фи- -зико-химические параметры природного самородного металлообраэо-ванйя в базитах Сибирской платформы. 5) На основе парагенетичес-кого анализа наблюдаемых ассоциаций выявить последовательность

эпиляции садароднометального и сульфидного расплавов и закономерности пространственного размещения минералов самороднометаль-той и сульфидной ассоциации, б) Оценить прикладное значение са-м>1одно-кетальной и сульфидной минерализация в исследованном об-ьекте. ■■

Результаты проведенного исследования сформулированы в следующих защищаемых положениях.

1. Установлено, что в ряде баэитовых интрузивов Сибирской платформы присутствуют устойчивые ассоциации самородных, интерметаллических, карбидных и сульфидных минералов. Из числа минералов самородных элементов обнаружено семь минеральных видов и разновидностей; четыре - интерметаллических соединений, два -карбида, а класс сульфидов представлен тринадцатью минеральными видами и разновидностями.

2. Обнаружение минералов самородных элементов в форме включений в раннемагматиче'ских силикатах свидетельствует о раннемагма-тическок отделении самородно-сульфидной жидкости от силикатного рслглава. Наличие эвтектических сростков самородных, суль^дных

к карбидных фаз - показатель того, что кристаллизация рудного расплава продолжалась вплоть до позднемагматической стадии.

3.. Установлено, что вокруг желваков самородного железа наблюдается зональное распределение сульфидных минералов, которое выражается в том, что по направлению от желваков во вмыцахщие габ-бро-долериты состав сульфидных минералов изменяется в сторону возрастания в них медистой составляющей.

4. Предложена модель, согласно которой капли металлических лигаатов транспортировались в камеру становления интрузива силикатным расплавом. Процесс, в результате которого обособившиеся "рудные" капли не опустились на дно магматической камеры, основан на флотационном механизма.

Научная новизна. В ходе данного изучения в отдельных баэитовых интрузивах впервые установлено устойчивое присутствие ассоциации минералов .самородннх металлов, природных сплавов на их основе железа, продуктов их твердофазовых превращений, а также сопутствующих им сульфидов. Автором впервые установлена ранне-магматическая природа появления сашродно-сульфидных расплавов и показано, что кристаллизация таких расплавов происходит вплоть до позднемагматической стадии. Показано, что данный тип минерализации характерен для базитов, возникших в ходе эволюции флюидно-

магматических систем как отражение взаимодействия силикатного вещества с компонентами восстановительного флюида, тлещегс интерметаллическую природу.

Впервые в земных условиях описаны тетратэкит и кли(*т-(?кит, известные ранее только в метеоритных парагенозисах, а тагсзе новые интерметаллические соединения состава Ni^Sn и Fo2Co , -Установлено, что обособление самородно-сульфидного расплава происходило на докаыерной раннемагматической стадии, а его окончательная кристаллизация эавершлась на позднемагматической. Впервые обоснован флотационный механизм транспорта ликвационных капель само-родно-сульфидного расплава при формировании "подвепенных" рудных обособлений.

Практическое значение диссертационной работы состоит в разработке минералого-геохимичёских критериев, позволяющих, оценить перспективы обнаружения иедно-никелевого оруденения в подобных объектах. Результаты исследований сульфидной и самороднометаль-ной минерализации, приведенные в данной работе, использованы Геологосъемочной экспедицией ПГО "Крас но яре кгеолеги я" при оценке потенциальной рудоносности Дкалтульского интрузива Шрот укол заседания НТС г е о ло г о-съе мочно й экспедиции ПГО "Красноярскгеоло-гия" от 17 ноября 1987 г.).

Теоретическое значение работы состоит в выяснении условий формирования самородно-сульфидной минерализации. Разработанная.мо-_ дель стадийности самородно-сулы^идного минералообраэования позволяет определит > тешера^урные рубежи формирования рудной минерализации и характер флга* дно-магмагического взаимодействия.

Фактический мятериал. Сбор каменного . материала осуществлен автором в Г383-88 гг, совместно с сотрудниками геологического кузен Якутского института геологических наук СО АК СССР в ходе полевых ра/5от на Дкалтульском, Хунгтукунском, Хиннин,цинском и Май-мечи не ком трапповых телах севера Сибирской платформы. Всего изучено 520 полированных шлифов из образцов пород и руд Джалтульско-го интрузива и 270 аншлифов из пород других базитовых интрузивов Сибирской платформы, а также из тел Северо-Американской (о,Диско) и Восточно-Европейской (Архангельская область; район Бпль, ФРГ) платформ. Химический состав минералов определялся на рентгеновском кикроанализаторе jxa-SOA и слшгвах I.HKRO в ЛИГИ СО АН СССР Н.В.Лесковой и В.Ю.Панковым при участии автора. Выпол-

нено около 1400 микрозондовых анализов самородных металлов,карбидов, интерметаллидов и сульфидов. Н.В.Заякиной и Ю.М.Новоселовым рентгенографически исследованы 15 зерен разнообразных минералов. Измерения отражательной способности р??да редких мине-ралоз проводились на двухлучевом спектрометре "Блеск" конструкции ГОИ Т-.Н.Чвилевой (ШРЭ).

Апробация работы. Основные результаты исследования изложены1 в 19 опубликовал-ых статьях и одной совместной монографии. Защищаемые положения работы докладывались на региональной научной конференции '.'Трапговый магматизм Сибирской платформы в связи с тектоникой и поисками полозних ископаемых" (Красноярск, 1983), на X Всесоюзном семинаре "Геохимия магматических пород" (Москва, 1934), Конференции "Самородное эле кент о образ о в аьи и в эндогенных процессах" (Якутск, 1985), и конференциях научной молодежи Якутии (Якутск, 1984, 1967).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из 141 атра- ■ кицы текста, включая введение, 5 глав и заключение. Текст соп-трвокдается 44 таблицами и иллюстрирован 58 рисунками. Библиография включает 193 наименования.

Первая глава посвяс;ена описанию методики исследований. Во второй - дан геолого-петрографический очерк исследованных объектов. В третьей главе подробно характеризуется изученные минеральные вида и их разновидности. Четвертая глава посвящена генетическим вопросам. В пятой главе обсуждаются рудогенерирую-возможности Дхалтульекото интрузива.

Работа выполнена но время обучения автора в заочной аспирантуре Якутского научного центра СО АН СССР под руководством доктора геолого-минералогических-наук, профессора Олейникова Б.В., за что автор-ецу искренне признателен.

Автор считает своим приятным долгом выразить глубокую признательность коллегам по работе М.Д.Томшину, А.В.Округину, В.Ю, Панкову, А.Г.Копыловой, О.В.Королёвой, С.Н.Колодезникову, Л.Д, Кармадоновой, Г.Д.Томшиной - совместная многолетняя работа, в том числе и полевые исследования, с которыми, их советы, поддержка и помощь в значительной мере способствовали выполнению исследования и его оформлению.

Структура изложения материала в автореферате отвечает основным защищаемым, положениям.

Положение I. Д*алтульекий интрузив габбро-долеритов, облада-щий повышенной магнезиальностью и содержаний сегрегации са:лород-ного келеса, располагается в краевой части севера-запада Сибирской платформы. Подобные ему интрузивы Хунгтукунский, Ыаймечинс-кий и Хинниндинский также внедрены по периферии платформ. Сходные, проявления нелеза давно известны на о.Диско, Гренландия, и среди базальтов трубчатого тела местности Бюяь, ¿РГ„ Во всех случаях самородное ¡хелезо - докскнируюций танерал самороднэметальной минерализации. Оно ассоциирует с ксгенитоы, грантом, самородной медь», сульфидами з?е , N1 и Си.

Вокруг желваков сашродного железа часто отмечается обычно прерывистая полишнералькая сульфидная оторочка, ¡тогда по объему, превосходящая металлическую составлявши таких обособлений.

].1инералы класса самородных элементов представлены самородными железом, медью, тэнитом, а также графитом.'

Самородное железо наблюдается в виде дзух разновидностей -беспримесное (феррит) и никелистое (хамасит). Самородное ?"элеэо образует скопления (от первых мм до первых десятков сантиметров) в средкезернистых габбро-долеритах. Морфологически это элипсо-видные или неправильно изометричные обособления размером до 3040 см в поперечнике. Выделятся четыре текстурные типа проявлений самородного железа: мелковкрапленный, сидерокитовый, губчатый и массивный. Мелковкрапленное железо образует мелкие (до I мм) каплевидные обособления. Шаровидные включения сашродного железа обнаружены во всех породообразующих минералах гайбро-до-леритов. Мелкие ксеноморфные выделения его наблюдаются также в интерстициях магматитов. Сидерониговые- выделения камас::та имеют неправильные извилистые очертания. Они образуются за счет слипания нескольких "капель" металла и не содержат в отличие от губчатых агрегатов, включений силикатного вецаетва. Губчатое железо образует единый металлический каркас, цементирующий породообразующие минералы вмещающих габбро-долеритов. В . этом случае доля металла в них превышает о 0$ объема, ¡¿ассивные выделения формируются при содержании металла более 80-90$ объема желвака. В структурном отношении такие самородки железа состоят из соприка-сахцихся друг с другом ксеноморфных или субокруглых блоков кама-сита размером в несколько миллиметров.

По химическое составу минерал из пород Дасалтульского и Хунг-тукунского интрузивов, а также из базитов местности Овифаг (о.Ди-

ско) относится-1? камаситу. Исключение составляет мелковкрапленное железо из аподолеритовых метасоматитов Дкалтульскогс интрузива. Здесь, а также ь породах Хинниндинского к Маймечинского интрузивов оно практически беспримесное. .Содержание никеля и кобальта в какаекте соответственно 1,5-7,0 и 0,7-2,5 вес.%.

Самородная медь в исследованных объектах, как правило, образует редкую спорадическую вкрапленность в матрице самородного железа размером в первые десятки микрон или фиксируется вокруг него б виде кайм толщиною 5-10 мкм. Отдельные ксе-номорфные выделения меди изредка наблюдаются в интерстициях минералов базитов. Встречены две разновидности минерала - беспримесная-и никелистая медь, причем вторая (содержание никеля до 255) ассоциирует с камаситом, а беспримесная с чистым самородным келезом.

Т э н и т состава РеКх,, ,6 обнаружен в периферийной части полиминерального сульфидного вкрапленника, размером около 1,5мм. Выделения дзшерала имеют субовальные очертания размером 5x12 кчм. Встречаются еце и изометричные (в срезе) вьщеления размером до 20-25 мкм. Основную массу сульфидного обособления слагает троилит, от которого тэнит отделяется зоной Со-содержащего пентландита шириной до 100 мкм. Тэнит. состава,?е2--],г1,х присутствует в кямасите в виде ламеллей размером 3x20 мкм. Морфология выделений описываемого соединения указывает на то, что оно образовалось в результате распада твердого раствора.

Графи т наблюдается в форме пластинчатых и сфероидальных выделений. Первый слагает мелкие (до 0,1 мм) чешуйки, ориентированные бдоль контакта самородного железа с силикатной матрицей. Радиально-лучистые срастания графита сфероидальной формы размером до 0Г5 мм формируются е краевой части выделений самородного железа.

К л и ф г о> я и- т (поликрипталлический агрегат гранита кубического габитуса) впервые встречен в земных условиях в ассо-ттиации с никелистым железом в габбро-долеритах Дзддтульс'кого интрузива. Паракрксталлы клифтонита (размером до 0,2 мм) имеют форму куба, иногда со слабовыраженными гранями ромбододекаэдра и октаэдра. На гранях клифтонитовых "кристаллов" наблюдаются слои-пластинки, которые нарастают одна на другую, последовательно уменьшаясь в размере, иногда превращая паракристалл в антискелетное образование. Внутреннее строение клифа'онита в срезе

параллельном грани куба обнаруживает секториальное строение в виде "песочных часов". Наблюдаются паракристаллы, сдвойниксван-• ные по шпинелевому закону. В кли^тонкте выявлены многочисленные мельчайшие (2-3 мкм) включения когенита, никелистого железа, меди и твердых растворов на их основе, расположенные параллель-■ но контурам огранки паракристалла.

.Интерметаллические соединения фиксируются обычно в форме включений в самородном железе, либо в троилите из околокелва-ковой сульфидной оторочки.

Первая находка земного тетратэнита ( ) сделана в экзоконтактовой зоне желвака никелистого железа. Мелкие (до 20 мкм) идиоморфные "кристаллы" тэнит-тетратзкитового состава встречаются в отдельных троилитозых зернах. Все исследованные зерна зональны. Центральная часть сложена нестехиомот-ричным тэнитом (содержание N1=26-32^), а периферийная зона (толщиной 10-15 мкм) - тетратэнитом с содержанием никеля 45-50/£. Минерал обладает слабым крэмоваткм оттенком и отчетливой анизотропией, всего изучены .три его местонахождения.

В ассоциации с соединением Ре^Со впервые установлена кобальтовая разновидность тетратэнита (Со- т етратэнит) с содержанием Со до 10,

Природное соединение кобальта и железа, имеющего состав Ре£Со, найдено в аналогичном .. парагенезисе. Этот минерал, а также тэнит и тетратэнит, образуют полиминеральные вкрапленники в троилите. В отраженном свете соединение Со и Ре белого цвета, со слабым голубоватым оттенком. Рельеф его Еьшге, чем у тзнит-тетратэнитовых выделений. В масляной иммерсии изредка наблюдается слабая анизотропия.

Состав описанных минералов изображен на рис. I.

Новый природный и н т ерд е т ал л и д К1 иЗп обнаружен в зерне самородной никелистой меди, располагающейся на 1 контакте камасита и силикатной матрицы. Он имеет размер 4x30 мкм. ¡Минерал характеризуется голубовато-серой окраской и более низкой, чем у меди, отражательной способностью, четкими фазовыми граница®. Состав его пересчитываемая на формулу ш^п.

Из минералов группы карбидов, в исследованних объектах, отмечается к о г е н и т. Он образует каймы толщиной 0,05-0,2мм вокруг субовальных зерен самородного железа. Такие когенитовые обсдки подчеркивают Своим расположением первоначальные контуры

- а -

Рис. I. Состав самородных фаз в системе Со. (1-5) -

кикералы из.. габбро-долеритов Дхалтульского интрузива. I- соединение Ре2Со ; 2- тэнит; 3- тетратэнит; 4- Со -тетратэнит; 6- поле составов феррита и камасита; ö- поле составов тэнита из лунных парагенезисов (врондел, 1973); 7- поле-составов тетратэнита из метеоритов (Claree .Scott', 1980); 8- поле составов самородного нелеза из лунных парагенезисов (Гольдштейн, Блау,1979; ¿рондел, 1978); 9- поле составов камасита из метеоритов (Claree >0cotc ,i960;Гольдштейн, Блау, IS79; Лаврухина, Барышникова, 1978).

слигшихся сферул металла. Кроме того, наблюдается его тонкие (0,01-0,02 мм) закономерно ориентированные пластинчатые или червеобразные выделения, подобные структурам распада. Б когените постоянно отмечается примесь до 1,55? и Со до 0,5$,

В единственном образце самородного келеза термомагнитным методом установлено присутствие к а р б ,.и д а Х'егга (Ре20С9).

Сульфидные минералы в исследованных объектах, в основном,' приурочены к экзоконтактовым' зонам желваков самородного железа.

Т р о и л и т встречается в виде мелких (20-30 мкм) округлых включений в самородном железе и прерывистых кайм вокруг индивидов последнего. Иногда в силикатной матрице отмечаются зерна моносульфида железа. В отдельных металл-сульфидных вкрапленниках отмечается четкая зональность: металлическое яд^о —>-зона троилита -»- кар.i/a гексагонального пирротина.

Гексагональный пирротин слагает ксе-номорфные, реже субтаблитчатые индивиды в интерстициях каркаса породообразующих силикатов размером до 2. -3 мм. Однажды в мше-рале обнаружено мелкое выделение с м а й т и т a Í

Пентландит,- ведущий минерал концентратори Со в основном приурочен к экзоконтакту желваков камасита, формирует либо пламевидные и пластинчатые выделения в троилите и каймы вокруг последнего, либо поликристаллический кнтерстиционкьй arpe-- ■ гат между зернами пирротина, халькопирита, нагнети™а. В ассоциации с интерметаллическими соединениями (тетратэкит, фаза ?е2Со) отмечается кобальтпентландит (содержание Со до 42 масс.%)в виде тонких С10-16 мкм) поликристаллическкх оторочек вокруг самородных фаз.

Халькопирит в габбро-долеритах околожелваковой оторочки редко образует изолированные индивиды, в основном же ассоциирует с пирротином, кубанитом или борнитом, или дает прерывистые каймы вокруг пирротина. Фиксируются продукты распада халь- . копиритового твердого раствора с появлением ламеллей борнита. Иногда же наоборот пластинчатые индивиды халькопирита встречаются в борните.

В виде продуктов распада в троилите иногда отмечается х е й-«отит. На контакте троилита и хейкокита развивается тонкая кайма медьсодержащего троилита.

Куб а н и т помимо пластинчатых выделений в пирротине и халькопирите, наблюдается в форме зернистых агрегатов, ассоциирующих с халькопиритом и пирротином. Состав кубанита близок к сте-хиометрическому.

3 о р н и т - образует мелкие (до 0,1 мм) ксеноморфные индивиды обычно с продукта:® твердо фазового распада, представленными пластинками халькопирита микронных размеров. Невыдержанность химического состава борнита обусловлена неоднородностью анализируемого вещества.

Хизлевудит обнаруд.^к в ассоциации с высоконикелисты-ш сашродньши фазами (тэкит, тетратэнит). При этом минерал образует мелкие субизометричные единичные выделения размером до 10 мкм в поперечнике, либо тонкие прожилки в пентландите.

Ыакинавит встречается по трещинам спайности и отдельности в халькопирите из халькопирит-пирротиновых выделений или формирует в нем пламевидные выделения, приводящие к возникнове-

• - 10 -

нию биминеральшх "полосчатых" агрегатов.

¡«¡инералы группы халькозина чаще всего наблюдаются в тесной ассоциации с борнитом в виде мельчайших (30-70 мкм) субизометричных выделений в последнем. Иногда они образуют самостоятельные индивиды в разных частях околожелзаковой оторочки.

Положение 2. Прямые минералогические признаки взаимодействия расплава с компонентами флюида фиксируются в образовании минералов класса самородных элементов, интерметаллидов и карбидов, не- ' равновесных к общецу составу магмы и внутрикамерным условиям её петрогенезиса.

На факт глубинного появления минералов самородных элементов однозначно указывает обнаружение их в форме минералов-узников в раннемагматических силикатах и алюмосиликатах (табл.).• Самородное железо, в этом случае встречается в виде округлых шари-

Таблица

Состав самородных металлов - включений в породообразующих минералах

Минерал-хозяин ' • Ре ' Си ' -N1 Со

Плагиоклаз - Лпуз 97,71 Не обн. 1,65 0,58

Оливин - Ра^ Плагиоклаз - Ап6б 9о,81 0,49 2,44 0,83

. 0,68 9.7,93 1,42 Не обн.

Апатит 97,20 Не обн. 2,51 . 0,48 '

ков, что прямо свидетельствует об их изначально капельно-жидкой природе. Известно, что феррит кристаллизуется при 1535 С. Добавлен гае в «гге.\{у кислорода снижает температуру его кристаллизации лишь до а водорода - еце на первые градусы. Следователь-

но, ранняя довнутрикамерная стадия эволюции базальтовых ферриг-садержащих флюидко-магматических систем характеризуется восстановительной обстановкой минералообразованик, реализующейся при высокой (1300-1500°С) температуре.

Определение состава газовой фазы, заключенной в габбро-доле-рите с ой-7о% сш.'.ородного железа (гора Озерная), выполненное 3. Г.Деминым, показало присутствие в нем, наряду с Н^, СО, СО;?,

,С'п^ более сложных углеводородных соединений: этана, пропана, бутана (сотые доли процента). При взаимодействии восстановительного к;ца с компонентами силикатного расплава (Персиков и др.,

1986) происходит отторжение, так называемого, "свободного" кислорода, как имеющего минимальную энергию связи ЫеО + К2= I,Te° +:¡20

Кроме того, введение в силикатный расплав сильных восстановителей приводит к разрыву связей между немостиковым кислородом и ионом-модификатором, согласно реакции: sai - о7.. ио2+..."0 - 31= +Ï.:s°+H2O

Поскольку в базальтовых расплавах максимальный вклад в велкчи- ' ну активности lúeO вносит железо, а энергия связи лслород-же-лезо значительш меньше, чем у таких пар, как кислород-кальций и кислород-магний, то, следовательно, первым ионом-модифккато;-ром, выводящимися из системы будет железо. В то se время, в составе флюидной составляющей присутствует какое-то количество серосодержацих соединений (фиксируемых в --»явлении троилита), и на фоне низкой f02 системы, сера растворяется в сульфидной форме (Кузнецова, 1986). Следовательно, одновременно с металлизацией происходит параллельный процесс-сульфидизации.

' В расплавах,, претерпевших металлизацию (а частично и сульфи-диздцию), энергии взаимодействия кремне кисло родных анионов и катионов-модификаторов существенно отличаются от энергии взаимодействия сульфидной серы ( s2") с катионами железа. Возникновение ассоциации катионов и анионов (сиботаксических группировок), резко различающихся по характеру и энергиям связи, пригорит к микронеоднородности расплава, в результате чего происходит существенная перегруппировка ионов и, в конечном итоге переходит в макрогетерогенность - образования двух нссмешиваюцих-ся жидких фаз. В результате расслаивания образуются две резко различные по составу жидкости - полимеризованный силикатный расплав с существенно ковалентными связями между слагающими его частицами и самородно-сульфидный расплав с преимущественно ионной структурой.

При кристаллизации й последующем твердофазовом превращении поликомпонентных металлических сплавов образуются агрегаты, состоящие из железа, никель-кобальт-желазных соединений, меди и интерметаллида NijSn.

Наличие эвтектических сростков самородных, сульфидных и карбидных минералов с сидеронитовой структурой указывает на то, что кристаллизация этих агрегатов происходила на позднемагма-тической стадии, после кристаллизации основных породообразув-

щих минералов.

Как показывают экспериментальные исследования, окончательное затвердевание сплавов в системе - 3 - С происходит при 576°С (ЗсЬиг.г.апп ,5сЬа£ег , 1968), в системе Ре-3 -0 при 915°С (КаЫг-еиЪ . 1969), а кристаллизация системы Ре- С-0 завершается при <31э С {'Не 1папег , 1932), т.е. значительно ниже, чем температуры кристаллизации (Ю50-1200оС) породообразующих минералов габбро-дслеритов. . , '

Положение 3. В пределах желваков рудная минерализация представлена камаситом с небольшим количеством самородной никелистой меди и троилита. По' направлению к вмещающим гайбро-долери-там камасит-модь-троилитовая ассоциация сменяется кубанит-халь-' копирит-пиррстиновой. Эти минералы дают такие тес: :е срастания друг с другом. Затем исчезает пирротин, а халькопирит становится доминирующим, кубанит ке обычно находится в .виде закономерно ориентированных пластинок. Далее кубанкт-халькопиритовая ассоциация сменяется хал ь ко пирит -б орнито вой. Между этими зонами удается проследить постепенный переход, выраженный в проявлении тесного соседства кубанит-халькопиритовых и халькопирит-борнитовых вкрапленников в массе породы. В халькопирит-борнито-вой ассоциации халькопирит наблюдается исключительно в виде решетчатых продуктов распада твердого .раствора. Борнит также образует шнокинеральные вкрапленники. Следует отметить, что практически в любой ассоциации медьсодержащих сульфидов встречаются мелкие единичные зерна халькозина, являющегося "сквозным" минералом. Следовательно, основная закономерность смены ассоциа ций сульфидов выражается в том, что в направлении от желваков самородного железа во вмещающие породы состав сульфидных минералов изменяется в сторону возрастания в них медистой составлявшей (рис. '¿).

Ь условиях высоких температур и относительно высокой летучести кислорода на основном этапе внутрикамерной кристаллизации базальтового расплава фугитивнасть серы ) длительное время остается минимальной. По/мере снижения температуры в сульфидной жидкости, сосуществующей с более низкотемпературным силикатным расплавом, будет происходить возрастание <*угитивности сери, обусловленное уменьшением её растворимости, и возрастание концентрации в остаточном магматическом расплаве по мере степени его раскристаллизации.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ АССОЦИАЦИИ В ЗКЗЮНТЛКТШХ ЗОНАХ ЖЕЛВАКИ СЛАКУОДНОГВ ЖЕЛЕЗА

\Ге5*Ге>-5 \ СиГеЗг \ СиВДг \

/ Ге-Си 1 .СиГеЗ« ; »Си,.,! | .Си„5 I { TeS.Fi,С I I «С«,** 1

V ,0 1 ' I

/ ' / / Рио. 2.

" / " ' 1

I

В условиях низкой летучести серы большую» активность имеют катионы с наибольшим сродством к сере (Маракушев, Безмен,1972). При кристаллизации таких расплавов образуется относительно высокожелезистый промежуточный твердый раствор (гез ), распад которого приводит к формированию высокожелезистых фаз (Типа , КиПегий , \I9ca). Условию наименьшей летучести серы отвечает один из наиболее характерных парагенезисов самородное железо* троилит+садародная медь. ,

По мере удаления от желвака камасита активность железа будет падать и, как следствие этого, происходит возрастание активности иеди. В результате, в наиболее удаленных частях формируется халькопирит-борнитовые и собственно борнитовые вкрапленники.

Положение 4. Размер ликватов металлической жидкости во многом определяется физическими свойствами конкретного жидкого металла и особенностями газового режима, развивающейся магматической системы. Решакцая роль в обеспечении сохранности металлизированных компонентов флшдНо-магматических базальтовых систем принадлежит процессам (физического взаимодействия дисперсных фаз с компонентами восстановительного флюида, при котором на поверхности металлических ликватов образуется мономолекулярный слой газа.

Мономолекулярная! пленка восстановителя на поверхности капелек металла выполняет одновременно ряд функций. С одной стороны, сна препятствует процессу дальнейшей коалесценции металла, с другой - при повышении активности кислорода она затрудняет взаимодействие металла с окружающей матрицей (дисперсной средой), являясь своего рода защитным слоем.

На металлические ликваты, находящиеся в магме, кроме силы тяжести, действует и сила сопротивления среды. С момента, когда обе силы придут в равновесие частица начнет оседать с постоян-

кой скоростью. Для сферулы диаметром.в I мм, при вязкости расплава порядка 300 Па.с (киллер, Саксене, I960), скорость оседания составит 0,2 мм/с. При скорости подъема базальтового расплава по магмогодводяче!^ каналу около I м/с (Delaney , Pollard , 1982).можно утверждать, что такой расплав способен вынести на галабиссалькый уровень металлические ликваты. Если скорость подъема принять вдвое меньше, а вязкость базальтового расплава такой же, как при 1200 С, то оказывается, что слабораскристаллизо-ванная базальтовая магма способна нести сферулу размером до. 6см.

В то же.время, пр^подъеме такого гетерогенного расплава на гипабиссальный уровень растворимость газа в магме начнет падать по мере уменьшения давления. А на границе металл-силикатная среда' возникают газовые пузырьки, устойчивое закреплен., j которых на металлических ликватах обусловлено рядом термодинамических факторов (Классен,. Мокроусов, 19о9). При этом "предохранительная"' пленка ,на металлических каплях перестанет существовать, а сформировавшиеся на поверхностях газовые пузырьки проявят'ярко выращенные' флотационные свойства.

Исследование химического состава газовой фазы габбро-долери-тов горы Озерной показывает, что количество газа в металличес-. кой составляющей равно 1,4 см^/г, это примерно в 300 раз выае, чем во вмещающей силикатной массе. Исходя из состава газа, обнаруженного в самородном- железе, можно рассчитать его молекулярную массу (7,87 г/моль). Далее, несложно рассчитать удельный gee газа при температуре 1200°С и давлении 0,1 Па ( а=0,06 г/см ). Чтобы оценить необходимое для флотации сферул металла количество газа, можно составить простую CHCTei^y:(V1d1=y2d2+v5<i5-

tv1=v2+v5

где v^ ,v2 , Vj - соответственно объемы расплава, вытесненного жидким железом и газом, капли железа и газового пузыря; di»d2»

- соответственно плотность базальтового расплава (2,63 г/смЗ), жидкого железа (7,26 г/см^), газа (0,06 г/с«Р).

Решая систецу, получим vj=l,bv2 , т.е. для удержания железа во взвешенном состоянии объем газа должен быть лишь в 1,8 раза больше объема выделившегося металла, что вполне реально для всех случаев обнаружения самородного железа в базитах Сибирской, Ьосточно-мропейской и Северо-Американокой платформ.

Всё вышеизложенное дает основание предположить, что процесс,

в результате которого обособившееся яидкое железо не опустилось на дно магматической колонны, сходен с пенной флотацией. Газовые пузыри, обвалакивая металлические капли, поднимали их вверх или сдерживали падение в нижние горизонты. Явление флотации железо -о киекых капель даже пузырьками СО наблюдалось экспериментально (Овчинников, 1959).

При перемещении расплава в протяженной интрузивной камере происходило дальнейшее укрупнение сегрегации обособиЕиегося ме-" талла. Как показало изучение текстурно-структурных особенностей желвакевых обособлений самородного железа базитов Сибирской и Северо-Американской платформ, они образовались за счет слипания (флокуляции) более крупных (до 1-2 мм) и слияния (коалесценции) изначально мелких (микроны и доли мм) сферул металла.

Заключение. В ходе данного исследованиг в некоторых базитовых интрузивах установлено устойчивое присутствие ассоциации минералов самородных металлов, природных сплавов, продуктов их твердо-фазовых превращений, а также сульфидов. Показано, что данный гу.п минерализации характерен для базитов, возникших в ходе эволюции флщдно-магматиче ских систем, как отражение взаимодействия силикатного вещества с компонентами восстановительного флюида, имеющего интрателлуричесцую природу.

Анализ минералого-геохимических особенностей пород и выделений металла позволяет наметить следующую последовательность формирования сегрегации саюродного железа.- В глубинной обстановке при взаимодействии базальтового расплава с компонентами флюида (СО, Н2, СН4) часть силикатного железа восстанавливается до самородного состояния. В результате создаются предпосылки для распада системы на иесмешивающиеся жидкости и реализации металл-силикатной, а при повышенной активности серы и сульфид-силикатной ликвации. Наличие пленочного слоя газовой фазы (восстановителя), адсорбированной на поверхность металлических ликватов, прежде всего капель расплавленного железа, обеспечивает сохранность вещества капель, предотвращает их коалесценцив, что в целом стабилизирует неоднородное состояние флшдно-магматической базальтовой системы. По подъема вещества таких флшдно-маг-матических систем к уровням с меньшим статическим давлением происходит отделение флюидной фазы расплава. На каплях металла газовая фаза формирует пузырьки, что обуславливает в гипабиссаль-

' - Iö -

ной обстановке флотацию мелких капель металла в прикровлевые зоны интрузии. Здесь в процессе горизонтального движения магмы реализуются как слипание, так и слияние капель металла.

. При кристаллизации и последующем твердофазовом превращении по ли компонентных металлических сплавов образуются агрегаты, состояние из железа, никель-кобальт-железных соединений, меди.ин-терметаллида Ki^nn , медно-никелевых сульфидов. Повышение активности серы в околожелваковой зоне обуславливает сульфидиза-цию периферийных частей желваков самородного железа, при этом наблюдается закономерное распределение внутри и около них сульфидов ie , Iii и Си .

Возрастание активности серы в базитовом субстрате-интрузий с желваками самородного железа происходит-уже в.-гипабпсальной камере после 'кристаллизации вещества металлических сегрегации. В результате сульфидизация не приводит к полном/ уничтожению самородной >*ормы концентрирования *?е, Hi, Со и Си в трапповых интрузивах, а тому же накопления серы в хоДе внутри камерно м эма-национной дифференциации в толеит-базальтовом расплаве недостаточно для полной сульфидизации обособившейся металлической фазы.

Список основных опубликованных работ по теме диссертации.

1. Силикатные включения в самородном железе из габбро-долери-тов Хунгтукунского интрузива// Термобарогеохимия эндогенных процессов: Тез.докл. -Благовещенск: 1984. - С.128-129. iСоавтор: Панков В.Ю.).

2. Сульфидно-металлические проявления железа магматического генезиса в платформенных базаитах// X семинар. Геохимия магматических пород: Тез.докл. - Москва, 1984. - С. 138-139, (Соавтор: Округин A.B.).

3. Зёмной клифгонит в ассоциации с самородным железом габбро-долеритов горы Озерной .(Сибирская платформа)// Дркл. АН СССР. -1984, т.278. - if 3. - С.719-722. (Соавтор: Олейников Б.В.).

4. Оценка физических условий формирования сегрегации самородного- железа в базитовом расплаве// Геохимия и минералогия бази-тов и ультрабазитов Сибирской платформы. - Я^тск, 1984. -С,Ь<1в2. (Соавтор: Округин A.B.).

5. Самородное металлообраэование в платформенных баэитах// Самородные металлы в изверженных породах, 4.1. - Якутск,1985. -С.3-7. (Соавторы:Олейников В.В., Округин А.В.,Томшин М.Д.).

о. Текстурн; -структурные особенности сегрегаций самородного

железа из габбро-долеритов Сибирской платформы. Там же. -С.44-46. (Соавторы: Округин A.B., Олейников Б.В.).

7. Геохимические особенности самородного железа из базитов Сибирской платформы. - Там же. - С. 49-53. (Соавторы: Копылова А. Г. Олейников Б. В., Щербина Л. М.).

8. Расплавные и минеральные включения в самородном железе. -Там же. - С.46-49. (Соавтор: Панков В.Ю.).

9. Высоконикелистые сплавы в базитах Дкалтульского интрузива." Там же, - С.53-56. (Соавтор: Панков В.Ю.).

10. Зональность процесса сульфидизации самородных металлов в базитах Сибирской платформы. - Там же. - С.62-65.

11. Кристалломорфологии земного клифгонита и вопросы его генезиса// Минералы углерода в эндогенных процессах. Ч.Ш. - Якутск, 1985. - С.84-87. (Соавтор: Шафрановский Г.И.).

12. Клифгонит в ассоциации с самородным железом в породах Дкалтульского интрузива.-Там же. - С.87-89. (Соавгор:Олейников . Б.В.).

13. Ассоциация самородное железо-когенит-графит-цуассанит в платформенных базитах» - Там же. - С. 89-92. (Соавторы Округин А.В'., Панков В.Ю.).

14. Самородное металлообразование в платформенных базитых. -Якутск, 1985. изд.НФ СО АН СССР. - 188 с. (Соавторы Алейников Б.В., Округин A.B., Tot,шин М,Д., Варганов A.C. и др.).

15. Форш нахождения и механизм образования углеродных^ фаз в самородном железе из базитов// Второе Всесоюзное совещание по геохимии углерода: Теэ.докл: Москва, 1986. - С. 105-108. (Соавтор: Округин A.B.).

16. Первая находка земного тетратэнита// УП Якутская Республиканская конференция ученых и специалистов: Тез.докл. Ч.П. Якутск, 1983. - С. 10-19.

17. Минеральные ассоциации самородного железа и их генезис в траппах Сибирской платформы// Актуальные вопросы геологии Сибири: Тез.докл. T.I. Томск, 1988. - С.243-244. (Соавтор: Округин A.B.).