Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Петрология аргиллизированных алунит-содержащих пород в вулканических областях и промышленное значение алунитов

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

Автореферат диссертации по теме "Петрология аргиллизированных алунит-содержащих пород в вулканических областях и промышленное значение алунитов"

московский

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. М.В. ЛОМОНОСОВА

РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, ПЕТРОЛОГИИ, МИНЕРАЛОГИИ И ГЕОХИМИИ РАИ {ИГЕМ РАН)

ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

На правах рукописи УДК 553.241.3+55

ХОССЕЙНИ МАХДИ

ПЕТРОЛОГИЯ АРГИЛЛИЗИРОВАННЫХ АЛУНИТ-СОДЕРЖАЩИХ ПОРОД В ВУЛКАНИЧЕСКИХ ОБЛАСТЯХ И ПРОМЫШЛЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ АЛУНИТОВ

(НА ПРИМЕРЕ СЗ ИРАНА)

Специальность 04.00.11. - Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертация, представленная на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва ♦ 1997

Работа выполнена на кафедре полезных ископаемых Геологического факультета МГУ и в лаборатории эндогенных процессов ИГЕМ РАН

Научные руководители:

доктор геолого-минералогических наук, профессор В.И.Старостин (МГУ) доктор геолого-минералогических наук,

В.Л. Русинов (ИГЕМ РАН)

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук,

Ведущее предприятие: Кафедра полезных ископаемых Российского Университета Дружбы Народов

Защита состоится "03" октября 1997 г. в 14 часов в ауд. 415 на заседании специализированного Ученого совета по металлогении, геологии, поискам и разведке рудных и нерудных месторождений (шифр К 053.05.05) при Геологическом факультете Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова.

Адрес: 119899, Москва, Ленинские горы, Геологический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ.

Автореферат разослан "03" сентября 1997 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

кандидат геопого-минералогических паук Л.Л. Дергачев

Н. М. Заири (ЦНИГРИ)

доктор геолого-минералогических наук,

Г.П. Зарайский (ИЭМ РАН)

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Изучёние метасоматизма, связанного с послемагматическими гидротермальными процессами всегда сопровождало исследование и освоение рудных месторождений. Значительная часть гидротермальных месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых связана с метасоматизмом/изучение условий проявления которою, один из подходов к выяснению причины рудоносности гранитоидных магм.

В свете появившихся в последнее время публикаций в "Economic Geology" и других зарубежных изданиях, касающихся соотношений эпитермального оруденения с различными проявлениями кислотно-сульфатного метасоматизма, изучение обстановок образования алу-нит-содержащих аргиллизированных пород приобретает новое значение. Выявленные особенности метасоматизма этого типа могут быть использованы, для оценки перспективы региона и отдельных участков в отношении золото-серебряного оруденения, а также оценки типа и уровня эрозионного среза данной эпитермальной системы.

Геологическая разведка новых и давно известных алунйтовых месторождений в районе Таром (месторождения Таканд, Маршун, Заджкан, Юзбашчай, Сирдан, Хасанабад, Заджканди), расположенного в Северо-Западном Иране, позволила изучить богатую палитру метасоматитов рудоносных вулкано-плутонических ассоциаций. Полученный материал позволил определить радиогенный возраст гранитов в районе, что может служить основой для создания генетических моделей и рекомендаций для поисков рудных и нерудных месторождений, связанных с молодыми поствулканическими процессами, в том числе аргиллизации и алунитизации района.Таром.

Цель и задачи. Целью работы является изучение алуни-тизированных пород и условий образования алунита в вулканических толщах Северо-Западного Ирана и предварительные рекомендации по промышленному значению месторождений алунита в районе Таром. Для'се выполнения необходимо решить следующие задачи:

1) изучить гранитоиды, слагающие интрузивные массивы и определить возраст гранитоидов и вулканических пород;

2) выяснить последовательность метасоматических процессов, установить их соотношение с выделенными типами магматизма и оруденением, изучить вертикальную зональность аргиллизации;

3) провести парагенетический анализ алунит-содержащих метасоматитов;

4) выяснить взаимоотношения гранитов, вулканитов, метасоматитов и оруденения.

■ 5) Оценить экономическое значение проявлений алунита в районе й выбрать оптимальную схему его технологической переработки.

Методы исследования. Основные методы исследования были — петрохимический и геохимический анализ изверженных

пород, парагенетический анализ метасоматитов и в отдельных случаях геохимическое изучение аргиллизитов и алунитизированных пород. Статистически обрабатывались данные по месторождениям и породам. Использованы методы изотопной (К-Аг) геохронологии, изотопии легких элементов (S, О, Н), ICP (определение содержаний Au, Ag), рентгено-структурный анализ.

Фактическая основа работы. Б основу работы положены результаты полевых и камеральных исследований автора в 1994-1997 гг. Изучены с поверхности месторождения Сирдан, Задж-кан, Маршун, Юзбашчай, Таканд. Собрана и изучена коллекция из 400 образцов и 200 шлифов, выполнено 35 полных химических анализов пород (ИГЕМ), сделано 30 определений Ва, La, Се и редких элементов (ИЛСАН), сделано 58 поликоличественных анализов элементов (ИГЕМ), микрозондовые определения состава плагиоклаза, пироксенов и других минералов (ИГЕМ), 40 определений изотопных отношений кислорода, дейтерия и серы в минералах и породах (ИГЕМ, ЦНИГРИ, ГИН). Проведено изотопное K-Ar датирование минералов и слюд из гранитов (7 определений, ИГЕМ). Изучено 15 дифрактограмм глинистых минералов и алунитов, определены Р-Т-Х условия минералообразования по флюидным включениям в 2 образцах (ЦНИГРИ), выполнено 10 определений Au и Ag в породах на ICP (ИГЕМ), получены результаты газохроматографических анализов пород-метасоматит-руды в 20 образцах (ЦНИГРИ). Автор ознакомился с материалами и коллекциями шлифов из разных районов России и СНГ. Автор знакомился с металлургией алунита и алунитовых пород, технологиями технико-экономического извлечения алунита и алюминия, с распределением запасов алунита в месторождениях мира.

Научная новизна. Впервые в районе Таром методами изотопной геохронологии датировано внедрение гранитоидных массивов, определены петро-геохимические характеристики интрузивных и вулканических пород; изучены алунит-содержащие гидротермально измененные породы и определены физико-химические условия их образования. Выявлена связь аргиллизации и образования алунита с интрузивными породами. Высказано предположение о направлении дальнейших поисков алунита в вулканических поясах Ирана. Изучена вертикальная зональность аргиллизированных пород и показано, что аргиллизированные породы с алунитом слагают верхнюю часть неоднородной эпитермальной системы.

Обобщены данные, показывающие, что среди алунитовых месторождений мира преобладают месторождения кайнозойского возраста и что алунит может играть роль индикатора рудных и нерудных полезных ископаемых при поисках и разведке скрытых месторождений, связанных с эпитермальными флюидно-магматическими системами.

Практическое значение. Результаты исследования могут быть использованы в качестве критериев распознавания потен-

циально рудоносных вулканических и плутонических пород и связанных с ними гидротермальных процессов не только в районе Тарой, но и в других областях молодого вулканизма в Иране. Изучение района и выяснение условий образования вулканитов, гранитоидов и гидротермальных процессов позволяет уточнить направление поисков и разведки полезных ископаемых, в том числе золота, серебра, свинца, цинка, меди и нерудных месторождений в районе Таром.

В 80-х годах Иран покупал 2000 тонн квасцов и 500000 т бокситов в год, но в сравнении с 80-ми годами импорт их увеличился, так как эти продукты в Иране не добываются. Для оптимального развития структуры промышленности страну надо обеспечить собственными минеральными ресурсами. Поскольку Иран беден бокситами, то нужны поиски альтернативного сырья на алюминий. Для этой цели пригодны алунитовые породы, которыми богат Таром. Если разрабатывать алунитовые породы, то страна получит не только глинозем для производства алюминия, термостойкие материалы и квасцы, но и многие другие полезные продукты, которые получаются при комплексной переработке алунитовых пород. Эти продукты очень нужны стране и свое производство их выгоднее, чем импорт. Население Ирана в течение последних 20 лет удвоилось, поэтому требуется рост продукции сельского хозяйства, а значит и производства удобрений.

Апробация. Основные положения диссертации опубликованы: статья под названием "Алунит в районе Таром" доложены на конференции молодых ученых МГУ, (Москва, 1995). Статьи под названием "Субдукционный мел-четвертичный магматизм Ирана" и "Необычный пример ликвации в дацитовой магме"; доложены на чтениях посвященных профессору Трусовой в МГГА Проблемы магматической и метаморфической петрологии, (стендовый и устный доклады, Москва 1997); статьи Алунит в горах Таром (Северо-Западный Иран) и Жидкостная несмесимость в дацитовых лавах района Таром.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 215 наименований, содержит 19 таблиц, 66 рисунков и 8 фотографий общим объемом в 228 страниц.

Работа выполнена в ходе прохождения курса очной аспирантуры при кафедре полезных ископаемых геологического факультета МГУ.

Автор искренне благодарен своим научным руководителям.. Доктору геол.-мин. наук В.Л. Русинову за энтузиазм и пристальное внимание к работе и профессору доктору геол.-мин. наук В.И. Старостину за организацию и внимание к моей учебе в аспирантуре. Успешному выполнению работы способствовала атмосфера внимания и взаимного интереса в лаборатории физико-химического анализа эндогенных процессов ИГЕМ РАН. Автор признателен за помощь и консультации Л.П. Носику, Ю.А. Малютину, A.B. Юткину, С.С. Абрамову, И.Б. Барановой, Н.Б. Макаровой, П.Ф. Кудре, Б.Г. Покровскому,

Е.Ф. Романько, А.Е. Романько, М. Лотфи, I. К!а\'аее. Автор также выражает свою благодарность Международному Университету им. Имама Хомейни (Исламская Республика Иран), благодаря помощи которого стало возможным выполнение полевых работ, а также Министерству Высшего Образования Ирана, благодаря материальной поддержке которого было возможным прохождение аспирантуры в Московском Университете.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Магматические породы гор Таром отличаются от кайнозойских магматических пород в вулканическом поясе Урмия-Дохтар большей щелочно-металлъностъю (главным образом, большим содержанием К20), что связано с более глубинным характером магматических очагов Гор Таром, так как эти горы расположены дальше от плоскости Загросского поддвига.

Характер магматизма Ирана в значительной степени определяется геотектоническими факторами. Выявлено закономерное изменение петрохимии и геохимии магматических пород, металлогении и структуры в пространстве в зависимости от близости к линии фронта регионального поддвига Загрос, по которому Аравийская плита пододвигается под Иранскую.

Вулканиты вулканического пояса Урмия-Дохтар характеризуются следующими основными особенностями:

1) преобладающим эоценовым возрастом,

2) регионально выраженной известково-щелочной серией,

3) преобладанием натрия над калием,

4) №/Со более 1 и ТЮ2 более 1%

Вулканиты СЗ Ирана (района Таром), в отличие от Урмия-Дохтар характеризуются следующими:

1) преобладающим эоценовым возрастом при датировании кислых интрузивов,

2) регионально выраженной шошонитовой серией,

3) агрессивностью летучих и поздним интенсивным кислотным метасоматизмом пород, а также формированием мощных поствулканогенных залежей каолинитов и алунитов и перераспределением щелочей,

4) преобладанием калия над натрием,

5) №/Со менее 1 и ТЮ2 менее 1%, что встречается в шошонитах.

Увеличивается калий с удалением от поддвига Загрос с ЮЗ к СВ.

Выявлены латеральные химические вариации в направлении от Юго-восточного к Центральному и Северо-Западному Ирану, обусловленные увеличением калия и суммарной щелочности, а также уменьше-

1.

ниеи металлогеническои нагрузки, в частности полиметаллической и медной. Одновременно увеличивается роль гранитного магматизма и аргиллизации в том же направлении.

Общим для юго-восточного Ирана (Белуджистан-Сейстан) является: 1) сложность разделения отложений мела и палеогена, состоящая в том, что эоцен здесь не так отчетливо выражен, как в Центральном или Северо-Западном Иране; 2) большая распространенность магматических пород нормальной щаточности, но с повышенным отношением K/Na относительно субщелочных разновидностей; 3) тенденция постепенного роста щелочности во времени; 4) принадлежность палеоген-четвертичных пород к одной серии, вопреки прежним представлениям. На южном участке юго-востока, возраст изверженных пород более древний — мел, мел—палеоген, а эоцен устанавливается лишь для Фануджа. На северных участках возраст варьирует от эоцена, реже позднего мела, до четвертичного времени.

Имеющиеся материалы показывают, как меняется характер магматизма и металлогения в регионе в зависимости от расстояния до линии фронта надвига и от глубины погружения субдуцируемой плиты. Протяженная и длительная субдукция на юге-востоке Ирана происходит, по видимому, с начала позднего мела до настоящего времени. Она была значительно осложнена, по крайней мере, двумя мощными правосторонними сдвигами и относительными движениями на юг Лутского и, более сильно, Афганского блоков (Stocklin J., 1973, Книппер А.Л., Добрецов Н.Л., Богданов H.A., 1992, Хаин В.Е., 1984). На юго-востоке региона предполагается менее глубинное и более разнообразное магмаобразование и запаздывание региональной субдукции.

2

Горы Тарам на северо-западе Ирана сложены эоцен-олигоценовой толщей вулканитов, принадлежащих к трахиандезитовой-трахидацитовой серии. Материнская магма флюидонасыщена и, обладала склонностью к ликвации. Прорывающие толщу гранитоиды представлены диорит-пор фиритами, гранодиорит-порфирами, сиенит-порфирами. К-Аг возраст гранитоидов 32-36 млн. лет, что соответствует олигоцену.

Вулканический пояс Гор Таром находится в южной части Западного Эльбурса (рис. 1). Горы Таром сложены палеогеновой толщей вулканитов, принадлежащих к трахиандезитовой-трахидацитавой серии. Вулканизм района имеет орогенный характер и относится к шошонитовой серии. Вулканические породы (лавы и туфы) в основном представлены трахидацитами и трахиандезитами. Редко присутствуют трахибазальты. В результате извержения флюидонасыщенных магм образовывались игнимбриты и вариолиты. Вулканизм в районе — центрального и трещинного типа, но преобладает трещинный.

Рис. 1 Схема расположения третичного магматизма Ирана:

1-2 — Альпийские образования 1- эффузивные и 2- интрузивные; 3 — разрывные нарушения; 4 — изученные районы; 5 — региональный надвиг Загрос

Вулканические тела в районе имеют конусовидную, пластообраз-ную и дайкообразную форму. Это связано с составом лав и способом их внедрения. Соотношение между кислыми и более основными продуктами извержений изменчиво, но в целом преобладают кислые продукты, что обусловлено, видимо, широким развитием промежуточных верхнекоровых магматических очагов. Интрузивные образования относятся к гранит-гранодиоритовой формации. Материнская магма была флюидонасыщена, о чем свидетельствуют проявления ликвации и игнимбритов. С флюидонасыщенностью магмы связано обширное гидротермальное изменение пород в районе.

Согласно диаграмме (Na20+K20)—Si02 породы района принадлежат к щелочным и субщелочным (Irvine & Baragar, 1971), по номекк-

латуре Куно (1968) к щелочной и известково-щелочной сериям. По AFM диаграмме (Irvine, Baragar, 1971; Wilsone, 1988) породы принадлежат к известково-щелочной серии. Надо отметить, что на этой диаграмме щелочная серия Куно и Ирвина находится в известняко-во-щелочной области. В соответствии с высоким содержанием К20 на корреляционной диаграмме К20—Si02 по La-Maitre (1989) и Peccerillo et. al. (1976) вулканиты района Таром в целом принадлежат к шошонитовой серии.

На петрохимических диаграммах различаются две серии в вулканитах. Подавляющая часть вулканитов принадлежит к шошонитовой серии, в которой калий преобладает над натрием. Вулканиты образовались на орогенном этапе геологического развития района. Подобный характер вариационных кривых позволяет предположить, что существовали два исходного типа основных расплавов, повышенной и нормальной щелочности, дифференциация, которых шла в дальнейшем в разных условиях, но к сближению состава расплавов. В расплавах с повышенным содержанием К20 фракционировал преимущественно основной плагиоклаз, понижая преимущественно Al203 и СаО в остаточном расплаве, а в другой группе фракционировал преимущественно авгит и титано-магнетит понижая преимущественно MgO и ТЮ2 в остаточном расплаве. Интересно, что Na20 в целом не зависит от степени дифференцированности пород, тогда как К20 растет вместе с последней.

: Наиболее крупный массив гранитоидных пород располагается на юге района и состоит из диоритов, гранодиоритов, монцонитов, редко, габбро. К периферии гранитного массива в породах увеличивается содержание щелочей. Этот и большинство более мелких интрузивов имеют штокообразную форму, а некоторые гипабиасальные тела слагают лакколиты и дайки. Среди интрузий гранит-гранодиоритовой формации преобладают гранодиориты, присутствуют также рогово-обманковые граниты, кварцевые граниты (тоналиты), диориты; отмечаются габбро, монцониты, сиенито-диориты. Гранит-порфиры, гранит-гранодиорит-порфиры петрографически близки к субвулканическим породам. Становление интрузий происходило на протяжении эоцена-миоцена.

Гранитоиды, прорывающие вулканиты, представлены гранодио-рит-порфирами, диорит-порфиритами, сиенит-порфирами. По минералам КШП, плагиоклаз, биотит, роговая обманка, мусковит определено возраст гранитоидов. Определение содержания радиогенного аргона проводилось на масс-спектрометре МИ-1201 ИГ методом изотопного разбавления с применением в качестве трассера 38Аг; определение калия — методом пламенной спектрофотометрии. При расчете возраста использованы константы:

К = 0,581- Ю-10 год-1, Я3= 4,962-Ю-10 год-', 40К - 0,01167 (ат. %).

В выделенных, из гракитоидов минералах определен калий-аргоновый возраст их внедрения 32-36 млн. лет, что соответствует олигоце-ну. Выявились две группы возрастов: более древний возраст показали КШП (34-37 млн. лет), более молодой — другие минералы (амфибол, биотит и плагиоклаз, 31-33 млн. лет). Несмотря на хорошую сходимость это различие, видимо, имеет объективную причину, пока не выясненную. Эти цифры являются первыми определениями изотопного возраста гранитоидов в районе.

Возраст крупнолистоватого мусковита из пегматито-гранитовой жилы значительно моложе, чем минералов в гранита^ (26 млн. лет). Следовательно, возраст гидротермального процесса, завершавшего магматизма, не более 25-30 млн. лет.

3 Магматическая деятельность в Горах Таром

сопровождалась интенсивной гидротермальной 9 активностью, выразившейся в обширной аргиллизации

вмещающих пород на верхних горизонтах и прикон-тактового метасоматизма магматической стадии на более глубоких эрозионных срезах. Аргиллизация представлена в основном каолинит-кварцевой, алунит-каолинит-кварцевой, монокварцевой фациями, образующими вертикальную зональность. В более эродированных частях встречаются проявления полиметаллической и золото-кварцевой минерализации.

Проявления контактового метаморфизма и метасоматизма магматического этапа в районе локальны. В некоторых, глубже эродированных участках в экзоконтактах массивов порфировых гранодиоритов и сиенитовых диорит-порфиритов наблюдаются био-титизированные и ороговикованные вулканогенно-осадочные породы. Продукты этого этапа мало распространены в районе. На них наложен метасоматизм послемагматического этапа.

Метасоматизм послемагматического этапа в районе представлен аргиллизацией (включая алунитизацию) и пропилитизацией. Среди метасоматитов в районе известны немногочисленные золотоносные кварцевые жилы, проявления полиметаллических руд жильного типа и рассеянная медная минерализация в серицитированных андезитах и порфировых интрузивах.

В послемагматических метасоматитах проявлена вертикальная зональность (рис. 2). В основании разреза располагаются пропили-тизированные и гидрослюдизированные вулканогенно-осадочные породы. Выше, после резкой границы залегают кварц-каолинитовые породы, которые далее сменяются кварц-каолинит-алунитовыми породами и завершающими разрез — монокварцитами. Послемагмати-ческий метасоматизм охватывает вулканиты дацит-риолитового и андезитового состава, особенно сильно изменены туфы и значительно меньше интрузивные породы.

Север

Рис. 2 Вертикальная зональность измененных пород в месторождении Сирдан (Зарисовка южного склона горы): 1 — монокварцит; 2 — алунит-каолинит'овый кварцит; 3 — каолинизироваиные породы; 4 — лимонитизированные изменение породы с ярозитом; 5 — фиолетовый туф; 6 — серый туф; 7 — разлом; 8 — карьер

Процесс пропилитизации выразился в образовании ассоциации альбит+хлорит+кварц+серицитгематит местами пропилиты содержат эпидот. Эти породы наблюдаются около трещинных зон, с которыми связаны гидротермальные изменения пород и в отдельных случаях рудная минерализация. Характерно почти полное отсутствие пирита.

Аргиллизация представлена в основном гидрослюдисто- каолини-товой, алунит-каолинит-кварцевой, каолинит-кварцевой, алунит-кварцевой (халцедоновой) и монокварцевой фациями. В более глубинном проявлении Маршун, кислотные изменения представлены серицитовыми кварцитами, сменяющимися вверх по разрезу каолинит-кварцевыми породами.

Алунит встречается в изучаемых метасоматических породах в форме мелких кристаллов, сильно удлиненных вдоль оси "с" (ЬЗ). Их длина варьирует в пределах сотых долей миллиметра, уменьшаясь местами до первых микрон. Отношение длины к ширине составляет примерно 1 Он-1 и более. Обычно кристаллики рассеяны в кварце, часто ассоциируют с гнездообразными скоплениями каолинита в кварц-каолинитовых породах. Реже алунит слагает упоминавшиеся выше агальматолитовые выделения в форме линз и жил (Таканд, Заджкан), залегающих среди монокварцитов и кварц-каолинит-алу-нитовых пород (см. рис. 6).

Алунит представлен калиевой и калий-натровой разностями, которые могут встречаться на одном и том же проявлении. Рассчитанные формулы алунита по его химическому составу:

2/23-95 = (К0з^а0,и)(А13,07ре010039)(5О4)13965, (ОН)5,66

Т/6-95 = (К01718Ыа0Ж)(А1з100Ре0,079)(5 О4)2,022, (ОН)5,454

Та/15-94 = (К0,48Ма0,18Са,М&Мп)(А1зюРе0,005Т10,001)(5О4)2.02, (ОН)5,82

Та/3-94 = (К0,7628Ка0112з7)(А13.14Ре007137)(5 О4)1544з. (ОН)5.66

Обогащенные алунитом породы слагают стратифицированные залежи, в верхней части разреза метасоматических пород непосредственно под монокварцевой "шляпой". Содержание алунита в алуни-тизированных породах варьирует от 10-15% до почти 100%. Во всех месторождениях алунитовые кварциты разрабатывались как сырье для получения квасцов.

Каолинит и диккит участвуют и во всех парагенезисах зоны изменения, кроме монокварцитов и алунитовых кварцитов. Агальматолиты диккитового состава слегают стратифицированные линзы и секущие жилы в кварц-каолинитовых породах. Почти мономинеральные линзы и пласты приурочены к контакту кварц-каолинит-алуни-товых пород и перекрывающих их монокварцитов.

В месторождении Заджкан на границе каолинитовых кварцитов с перекрывающими их андезитами наблюдаются жилы и линзы смек-тита, образовавшиеся в результате нейтрализации кислых растворов и местного переотложения магния. По составу смектиты кальциево-магнезиальные.

Специфической особенностью аргиллизированных пород является полное отсутствие в них пирита, при широком развитии сульфатов. Обильная пигментация этих пород (фиолетовая, розовая, бурая, желтая окраска) может быть, связана с окислением бывших здесь тонко рассеянных сульфидов железа, но сейчас никаких следов их не сохранилось.

Характер вертикальной зональности аргиллизированных пород с развитием в верхних зонах ассоциаций минералов, характерных для ультракислой сильно окисленной обстановки, свидетельствует о том, что гидротермальный процесс происходил в приповерхностных условиях горного рельефа с хорошо аэрируемыми подземными водами. Такие условия типичны для зон орогенеза.

Согласно данным изотопного анализа серы, кислорода, водорода и флюидных включений алунит-содержащие аргиллизированные породы образовались в "гидротермально-магматической" (МН) обстановке и представляют собой верхний неэродированный уровень эпитермальной флюидо-магматической системы.

Алуниты в природных условиях образуются из алюмо-силикатных пород под воздействием ультракислых сернокислых флюидов в высоко окислительных условиях. Чистые алуниты встречаются в природе редко и в месторождениях алунитовых руд не образуют больших скоплений. Алуниты чаще встречаются в виде вкраплений и пластов, включенных в измененные, обычно аргиллизированные горные породы. Алунит образуется в поверхностных условиях при низких рН и температуре ниже 400°С, но выше 150-200"С, так как ниже нее образуется левигит, (разновидность алунита), а при 100°С и ниже — квасцы.

Автором рассчитано равновесие алунита и парагенезисы мусковит — алунит, каолинит — алунит, мусковит — каолинит в зависимости от щелочности-кислотности и температуры.

1) КА135Ю,0(ОН)2 + 2$02~+ 4Н" = КА13 (50<)2(0Н)6 + ЗБЮг

мусковит алунит кварц

рН = 7,75 + ^21ва(зо5") ^к^-д^т.Дг.зозит)

2) КА135Ю10(ОН)2 + Н* + 1,5Н20 = 1,5КА1251205(0Н)4 + к+

^Кх = -ДгСт./(2,30311Т)

3)1,5А1251205(0Н),+ 250^+ЗН++4К+=КА]3(501)2(0Н)6+35102+1,5Н20

4.

рН=1/З^К + 2у'зфо^] + 1//з кн

Диаграмма по пересчитанным данным (рис. 3) показывает области устойчивости этих минералов в зависимости от температуры и рН

при заданной активности 250^" и К+. При равновесном условии парагенезисы мусковит+каолинит и алунит+кварц+каолинит могут образовываться, а мусковит+алунит+кварц не устойчив. В неравновесных условиях возможна метастабильная ассоциация серицит+алу-нит+кварц (на диаграмме показана пунктиром).

Судя по генетическим типам алунитообразования, по определению стабильных изотопов серы, дейтерия и кислорода алуниты в районе Таром образовались в магматически гидротермальной обстановке (МН). Отсутствие адуляра и серицита в измененных породах и кварцевых золотоносных и полиметаллических жилах, присутст-

Рис. 3. Рассчитанные равновесия алунита в зависимости от щелочности-кислотности:

а(К+)-0,01 и a^SO^-lO"10. Пунктир — метастабильные равновесия; Alu — алунит, К — каолинит, Ser — серицит, Q, — кварц

вие метасоматических кварцевых труб, уходящих на глубину (см. рис. 6) и изотопный состав Б,О,Б позволяют отнести тип обстановки к кислотно-сульфатному.

Каолинит образовался у поверхности при большом участии метеорных вод. Показателен изотопный состав сульфатной и сульфидной серы в гипсе, алуните и ярозите (рис. 4). Если сера гипергенного гипса является результатом окисления на поверхности серы сульфидов, присутствующих в дацит-риолитовых туфах и лавах, то сера алунита соответствует смеси окисленной серы с исходным магматическим сульфатом.

По данным включений, образование монокварцитов и сопровождающих руд соответствует температуре эпитермального процесса в районе (200-270°С)

Алунитизированные вулканиты района Таром, судя по данным исследования изотопов и флюидных включений представляют собой верхнюю часть эпитермальной системы. Гидротермальные процессы

34

5 Э^о

Рис. 4. Диаграмма распределения изотопов серы между сульфатными и сульфидными формами.

Номера соответствуют Таблице (4-2) в диссертации

вызвали аргиллизацию, алунигизацию, образование эпитермального свинцово-цинкового жильного и медно-порфирового оруденения, а также золотой минерализации.

Подтверждением этому служит :

1,., Преобладание на поверхности вулканических пород над интрузивными;

2. Развитие малых тел порфировых гранитов, диоритов, сиенитов;

3. Ограниченное распространение в районе золотого и свинцово-цинкового оруденения жильного типа, а также контактового метасоматизма магматического этапа;

4. Отношение серебро/золото (Ag/Au)=15, соответствующее эпи-термальному типу.

С точки зрения гидротермальных месторождений район Таром перспективен на медно-молибденовое, медное оруденение, связанное с порфировыми гранитами. В алунитизированных породах определены галлий (ба) и ванадий (V), которые показывают повышенные содержания по отношению к кларковым. Поскольку к югу от исследуемого района найдено месторождение сурьмы, связанное с вулканитами, то район Таром может рассматриваться как перспективный для дальнейшего исследования и на сурьму. Итак:

1) Алунитизация пород сопровождается процессами кислотного выщелачивания, алунитовые породы обычно слагают определенные зоны в образующейся при этом метасоматической колонке.

2) Алунитизация производится кислыми сернокислыми растворами, содержащими щелочи в виде подвижных компонентов.

3) Отношение К20/Ыа20 в алунитах не зависит от отношения их в исходной породе, но колеблется для разных регионов (или разных внешних условий). В экспериментальной работе (5(;о#ге<1еп, Cygan, 1990) показывается, что отношение К20/Ыа20 имеет обратную корреляцию с температурой, то есть с увеличением температуры уменьшается отношение К20/№2О. Тот же факт отмечен и на экспериментальной диаграмме Ч.М. Кашкая (1972).

4) Образованию алунита препятствует наличие в растворе ионов галоидов. Сернокислотный тип вторичных кварцитов может образовываться начиная от поверхности и до гипабиссальных условий, а галоидно-кислотный — от малоглубинных условий и ниже (Русинов В.Л., 1966, Коробов 1995).

5) Пирит с гематитом неустойчивы при достаточно высокой активности 250^" (например, в присутствии алунита).

6) Метасоматические колонки вторичных кварцитов с алунитом для разных глубин имеют различный характер.

7) При физико-химических условиях алунитообразования, алунит может образоваться в магматических, метаморфических и осадочных обстановках, где возникают благоприятные условия для образования алунита и его группы.

5 Основные запасы алунита в мире сосредоточены в

Средиземноморском поясе и в обрамлении Тихого Океана 9 и преимущественно имеют третичный возраст. Алунит в горах Таром калиевый и натриево-калиевый, содержание в породах достигает 80 %. Он может извлекаться как сырье для производства квасцов и извлечения алюминия кислотным и щелочно-гидрохимическим методом.

Алунитовые месторождения и проявления известны на всех континентах, кроме Антарктиды. Подавляющее большинство из них находится в пределах Средиземноморского и Тихоокеанского складчатых поясов, отличающихся интенсивным вулканизмом. К настоящему времени в мире известно более двухсот месторождений и проявлений алунита.

По физико-химическим условиям в областях транспорта и разгрузки гидротермальных растворов, содержащих серу различаются 4 генетических типа алунитовых месторождений и проявлений:

1) гипергенный тип в обстановке окисления сульфидов поверхностными водами;

2) вулканический тип в обстановке окисления эндогенного Н28;

3) эпитермальный адуляр-серицитовый тип с окислением Н2§ у поверхности (прогрев грунтовых вод магматическим паром);

4) эпитермальный кислотно-сульфатный тип с магматическим 503 (гидротермально-магматический тип).

Главным источником алунитовых руд является месторождения вулканогенного типа, в связи с благоприятным минеральным составом, структурными особенностями руд и значительными запасами.

По статистическому анализу для генетических типов алунитсо-держающих месторождений мира и их распределения в геологических эпохах стало ясно, что большинство алунитсодержающих месторождений образовались в третичное время (таблица и рис. 5), в которое вулканический тип занимает первое место, затем эпитермальный кислотно-сульфатный тип. Небольшой максимум — в меловое время, где преобладает эпитермальный тип. Наиболее древний максимум — в девон — силурийское время.

Алунит месторождений района Таром имеет большое экономическое значение. Алунит района калиевый и натриево-калиевый. Запасы алунита достигают 2,5 миллиарда тонн. Алунит в руде 30-50%, возраст алунитообразования олигоцен. Он в изучаемом районе относится к эпитермальному кислотно-сульфатному типу.

В качестве потенциально промышленных, алуниты месторождений района благоприятны для переработки в связи с огромными запасами, структурной особенностью руды и благоприятным минеральным составом.

Произведенный анализ минеральных ассоциаций, геологического положения алунитовых пород и состава алунита в районе Таром

Та б лица

Генетический тип 1 2 3 4

Возраст

Четвертичный 2 7 0 1

Третичный 12 18 14 16

Меловой 2 9 1 16

Юрский 2 4 2 2

Теряский 0 0 0 2

Пермский 1 0 2 '1

Каменноугольный 2 3 1 2

Девонский 0 1 2 4

Силурийский 0 0 1 1

Ордовикский 1 1 1 2

' Докем бро - Кембрийский 1 0 0 4

П р ¿1 м'е ч а н и е. 1 — Гипергенный тип в обстановке окисления сульфидов; 2 — вулканический тип в обстановке окисления эндогенного Н25; 3 — эпитермалный адуляр-серицитовый тип с окислением Н5Б у поверхности; 4 — эпитермалный кислотно-сул-фатный тип с магматическим 503

показал, что они обладают следующими особенностями. Минералогические типы руд: алунит-кварцевые, алунит-каолинит-кварцевые, алунит-опаловые, алунит-каолинитовые. В рудах отсутствуют опал и халцедон (растворяющиеся в щелочи). Среднее содержание алунита в месторождениях 40-50% (Такандский участок — 45%, Сир-данский — '50%, Юзбашчайский — 20-25%, Заджкандский — 48%, Хасанабадский — 45%, Заджкандиский — 30-40% и Зайлигский(в Иранском Азербайджане) ниже 30%.) В соответствии с геологическими условиями и составом руд наиболее подходит для их переработки восстановительно-щелочной способ с ветвью спекания, который отличается от других способов более благоприятными технико-эко н ом ич ее к им и показателями, меньше капитальные вложения и численность трудящихся, ниже себестоимость глинозема, поэтому этот способ для переработки алунитовых пород и получения не только глинозема, но и сульфата калия, серной кислоты и ряда других продуктов считается более рентабельным. Технологически алуниты района подходят для обработки и получения глинозема, сульфата калия и серной кислоты восстановительно-геохимическим щелочным

Рис. 5. Распределение алунитсодержащих месторождений мира в геологических эпохах

Частота

01\><Ьа»»01ч»тт

Ад

монокварцит

Алунитовый къярцнт

Алуниг-

каолинитовый

кпарцит

Пропилит

Квари-серицитовая

жила

Ротвики

Дациювые лавы | х 0 XI

Порфировый гранит

Л

Гранит Вулк-аниты

0000

Рнс. 6. Схематический геологический разрез показывающий соотношения магматических, послемагматических изменений и рудопроявлений и ожидаемых золотых и свинцово-цннковых и медных месторождений

способом; для обработки и получения сернокислого алюминия, квасцов и других продуктов кислотным способом.

Проведенный анализ позволяет наметить районы наиболее перспективные для поиска месторождений алунита в Иране. Это области развития риолито-андезитового вулканизма с порфировыми интрузиями гранодиоритов-сиенитов и крупными полями обеленных пород. Благоприятными признаками служат флюидонасыщенность и повышенная калиевость магмы. Исходя из геологического строения региона такими районами могут быть: вулканический пояс Урмия -Дохтар (Саханд, Текаб (Зарашоран), Миане, Саве), Центральный Иран (Даряче-Намак, Сиах Кух), северо-западный Иран (Ахар, Азербайджан Иранский), Юго-восточный Иран (Макран, Белучестан) и район Сабзевар в северо-восточном Иране.

Другое значение установленных закономерностей состоит в том, что показана принадлежность алунитизированных пород к верхней части эпитермальной системы, потенциально рудоносной на глубине в отношении меди, золота и возможно, других металлов (рис. 6).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выявлены латеральные вариации химического состава магматических пород в направлении от Юго-восточного к Центральному и Северо-Западному Ирану, обусловленные увеличением калия и суммарной щелочности, а также уменьшением металлогенической нагрузки, в частности, полиметаллической и медной. Одновременно увеличивается роль гранитного магматизма и аргиллизации в том же направлении.

2. Характер магматизма и металлогения в регионе зависит от расстояния до линии фронта Загросского поддвига (ЮЗ-СВ) и от глубины погружения субдуцируемой плиты.

3. Впервые в районе Таром методами изотопной геохронологии датировано внедрение гранитоидных массивов (32-36 млн. Лет).

4. Определены петро-геохимические характеристики интрузивных и вулканических пород.

5. Изучены алунит-содержащие гидротермально измененные породы и определены физико-химические условия их образования.

6. Изучена вертикальная зональность аргиллизированных пород и показано, что аргиллизированные породы с алунитом слагают верхнюю часть неоднородной эпитермальной системы.

7. Проведен парагенетический анализ алунит-содержащих мета-соматитов.

8. Выявлена связь аргиллизации и образования алунита с интрузивными породами. Выявлены взаимоотношения гранитов, вулканитов, метасоматитов и оруденения.

9. Высказано предположение о направлении дальнейших поисков алунита, ка& сырьё так и индикатор в вулканических поясах Ирана.

10. Технологически алуниты района подходят для обработки и получения глинозема, сульфата калия и серной кислоты восстановительно-геохимическим щелочным способом; для обработки и получения сернокислого алюминия, квасцов и других продуктов кислотным способом.

11. Выяснено, что большинство алунитсодержающих месторождений мира образовались в третичное время, в которое вулканический тип занимает первое место, затем эпитермальный кислотжьсульфат-ный тип. Небольшой максимум — в меловое время, где преобладает эпитермальный тип. Наиболее древний максимум — в девон-силурийское время. ,

12. Выдвинуто предположение о потенциально-рудоносности района Таром на глубине в отношении меди, золота и возможно, других металлов связанных с эпитермальным метасоматизмом.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Хоссейни М!,"Русинов В.Л., Баранова И.Б., Носик Л.П., Кузьмина О.В. Алунит в горах Таром (Северо-Западный Иран), Москва, Вес. МГУ, № 4, 1997.

Хоссейни М., Русинов ВЛ. Жидкостная несмесимость в дацитовых лавах, района Таром; Доклады РАН (в печати), 1997.

Хоссейни М., Русинов ВЛ. Необычный пример ликвации в дацито-вой магме; проблемы магматической и метаморфической петрологии, посвященной профессору Тру совой в МГГА, М., с. 56, 1997.

Хоссейни М., Романъко Е.Ф., Русинов. ВЛ., Романько А.Е.: Субдук-ционный мел-четвертичный магматизм Ирана; проблемы магматической и метаморфической петрологии, посвященной профессору Тру-совой в МГГА, М., с. 57, 1997. .