CC BY
45
Vestnik IG Komi SC UB RAS, June, 2015, No. 6
УДК 553.411(470.5)
Флюидный режим формирования тамуиьерского золоюсульшидного месторождения (СЕВЕРНЫЙ УРАЛ)
Д. А. Замятина, В. В. Мурзин, А. А. Гараева Институт геологии и геохимии УрО РАН, Екатеринбург [email protected], [email protected], [email protected]
Тамуньерское месторождение является типовым и наиболее крупным объектом золотосульфидного оруденения нижнего лито-лого-стратиграфического уровня (32-й1) в островодужном Ауэрбаховском вулкано-плутоническом поясе. Несмотря на то, что месторождение находится на разведочной стадии, многие вопросы, связанные с происхождением золотосульфидного оруденения, остаются проблемными. Это касается источников вещества и флюидов, флюидного режима формирования, уровня его становления. В работе проведено термокриометрическое исследование минералообразующей среды, заключенной в индивидуальных газово-жидких включениях, а также ее химического состава в водных вытяжках. В результате исследования выявлено, что месторождение сформировалось при 100—370 °С. Состав флюида описывается солевой системой ЫаС!±(СаС!, МдС1). Газовая компонента флюида представлена С02 и небольшим количеством СН4. В процессе эволюции флюида соленость понижалась от умеренно соленой к низкосоленой (от 8.7 до 3.6 мас. % экв. ЫаС!). Изначально хлоридно-натриевый флюид при остывании становился гидрокарбонатным. Предполагается, что месторождение относится к переходному от мезотермального к эпитермальному уровню становления.
Ключевые слова: газово-жидкие включения, рудообразование, золотосульфидные месторождения, состав минералообразующей среды.
FLUID CONDITION OF FORMATION OF TAMUNER GOLD-SULFIDE DEPOSIT,
NORTHERN URAL
D. A. Zamyatina, V. V. Murzin, A. A. Garaeva Institute of Geology and Geochemistry of the Ural Branch of RAS
[email protected], [email protected], [email protected]
The Tamunyer deposit is typical and the largest object of the gold — sulfide mineralization in a low lithologie and stratigraphie level (S2-D1 ) in Auerbakhovsk island -volcanoplutonic belt. Despite the fact that the field is in the exploration stage, many questions related to the origin of the gold — sulfide mineralization remains problematic: sources of matter and fluid, the fluid regime of formation, its level of development. The results of bulk and individual analyses of fluid inclusions are considered in the article. The Tamunyer deposit were formed under the temperature of 100—370° C. The mineralforming environment is described by the system NaCl±(CaCl, MgCl). The gas component of the fluid is represented by CO2 and a small amount of CH4. During evolution a fluid salinity decreased from moderately-salt to a low-salt (from 8.7 to 3.6 wt . % equiv. NaCl). Initially a sodium chloride fluid during cooling has becoming bicarbonate one. It is assumed that the deposit is related to a transition type from mesothermal to epithermal levels of development.
Key words: vapor-liguua inclusions, ore formation, gold-sulfide deposits, composition of mineragenesis of environment.
Введение
В схеме металлогенического районирования Ауэрбаховский вул-каноплутонический пояс протягивается на 2000 км от Среднего до Полярного Урала [5]. Он локализован в восточном борту Тагильской мегазоны и сложен островодужны-ми позднесилурийско-девонски-ми андезитоидными вулканоген-но-осадочными, вулканогенными и комагматичными им интрузивными формациями, образующими единый рудно-формационный ряд. В Ауэрбаховском поясе выделяют-
ся два литолого-стратиграфических уровня — верхний, воронцовский (Б1), и расположенный ниже по разрезу тамуньерский (82-Б1) [5]. На Северном Урале к этим горизонтам приурочены типовые месторождения — соответственно Воронцовское и изученное нами Тамуньерское.
Золотопродуктивные вулка-ногенно-осадочные породы на Тамуньерском месторождении представлены горизонтами брекчий и ту-фобрекчий с преимущественно осадочной послойной вкрапленностью пирита и наложенной гидротермаль-
ной прожилково-вкрапленной полисульфидной минерализацией, сопряженной с процессом березитизации-лиственитизации. Из магматических пород на месторождении известны небольшие субвулканические тела дацитовых порфир итов и риоли-тов, ассоциирующих с брекчирован-ными породами. На месторождении выделены три стадии рудообразова-ния. Температурные границы формирования руд, определенные с помощью минералов-геотермометров 370—100 °С (ранняя рудная — 210— 370 °С, основная рудная — 220—
ВестШс ИГ Коми НЦ УрО РАН, июнь, 2015 г., № 6
260 °С и поздняя рудная 120—180 °С). Завершают рудный процесс кварц-карбонатные прожилки с сульфидами и без сульфидов [3].
Несмотря на то, что месторождение находится на разведочной стадии, многие вопросы, связанные с происхождением золото-сульфидного оруденения, остаются проблемными. Это относится к источникам вещества и флюидов, флюидного режима формирования, уровня его становления. В настоящем исследовании получены данные по солевому и микрокомпонентному составу рудоносного флюида на базе изучения газово-жидких включений в минералах кварцевых, кварц-карбонатных и кварц-карбонат-сульфатных прожилков.
Методы исследования
Термокриометрические исследования флюидных включений проводились в ИГГ УрО РАН на термо-криостолике ТЫМБС-600 (Ьшкат, Англия). Солевой состав раствора определялся по температуре плавления эвтектики. Соленость (концентрация солей) во включениях оценивалась по температуре плавления льда для солевой системы №С1 — Ы20 [10], а плотность раствора — по опубликованным данным [9]. Изучение валового состава водных вытяжек из включений проведено в ЦНИГРИ по методике С. Г. Кряжева [4]. Методика включает тщательную очистку пробы, вскрытие включений в кварцевом реакторе путем дробления или нагревания, газово-хромато-
графический анализ Ы20, С02, СЫ4, приготовление вытяжки (0.5 г пробы + 7 мл очищенной воды), ионно-хроматографическое определение С1-, Б04-, Б- и определение остальных элементов методом 1СР МБ. Промытую после «рабочей» вытяжки пробу используют для приготовления «холостой» вытяжки.
Результаты и обсуждение
Исследование состава минерало-образующей среды в индивидуальных газово-жидких включениях в прожил-ковом кварце и кальците. Обнаружены первичные и вторичные флюидные включения. Первичные газово-жид-кие включения имеют различные формы (неправильные, овальные, отрицательные кристаллы) и размеры от 4 до 17 мкм. Содержимое вакуолей указывает на принадлежность их к включениям гомогенного захвата, содержащих при комнатной температуре жидкость (водно-солевой раствор) и газовый пузырек объемом 10—40 %. Гомогенизация включений происходит в жидкую фазу в диапазоне температур 102—363 °С (табл. 1). Полученные значения температуры эвтектики, варьирующие в пределах от -21.5 до -29.8 °С, свидетельствуют о том, что растворы включений относятся к хлоридно-натриевому типу солевых систем — Н2О-№С1 (Тэвв= -21.2 °С), Ы20-№С1-№ЫС03 (-21.8 °С), возможно Н2О-№С1-1КС1 (Тэвв = -23.5 °С). Более низкие значения температуры эвтектики указывают на присутствие и других примесей, предположитель-
но СаС12 и MgC12, установленных по данным анализа водных вытяжек. Соленость растворов низкая и умеренная, варьирующая от 4 до 8 % экв. №С1. При этом фиксируется эволюция растворов от умеренносоле-ных (6.6—8.7 мас. % экв. №С1), характерных для сульфидных прожилков, к низкосоленым (3.6—5.7 мас. % экв. №С1) растворам безсульфидных прожилков (табл. 1). Указанный выше широкий диапазон значений температур гомогенизации фиксируется для обеих групп прожилков.
Исследование валового состава минералообразующей среды. Анализ валового состава водной вытяжки газово-жидких включений показывает, что ее состав в кварце принадлежит системе Ы20-МаС1-№ЫС03, что согласуется с данными по изучению индивидуальных включений. Флюидные включения в кальците карбонатных и кварц-карбонатных прожилков — гидрокарбонатные, с преобладанием среди катионов Са2+ и Mg2+ (табл. 2). Наконец, состав флюида во включениях из кальцита кальцит-целестинового прожилка — гидрокарбонатно-суль-фатный-натриево-кальциевый. Мы полагаем, что изначально хлорид-но-натриевый флюид при остывании становился гидрокарбонатным. Возможно, что большая часть ЫС03 привнесена в вытяжку преимущественно из вторичных включений. Газовая компонента флюида представлена СО2 и небольшим количеством СН4. Микроэлементный состав флюида характеризуется следующими примесями (мг/кг Н2О):
Термокриометрические характеристики включений минералообразующей среды в кварце и кальците прожилков различного состава
Т а б л и ц а 1
Прожилок (минерал) n Т °С 1 гпм1 Т °С Т °С J-пл 1 ^ С, масс.%* dр_рЯ, г/см3
прожилки с сульфидами
а (кварц) 7 102-179 -(29.8-23.6) -(5.4-4.1) 6.6-8.4 0.95-0.99
а (кальцит) 14 124-272 -(26.6-25.3) -(5.6-5.2) 8.14-8.68 0.82-0.97
б (кварц) 5 232-339 -25.2 -4.3 6.9 0.72-0.89
в (кальцит) 3 352-354 -(25.2-23.6) -(4.9-4.3) 6.9-7.7 0.71
прожилки без сульфидов
а (кальцит) 13 128-279 -(25.8-22.6) -(2.8-2.1) 3.6-4.5 0.81-0.98
а (кварц) 17 115-313 -(27.6-20.5) -(3.6-2.5) 4.1-5.9 0.79-0.98
а (кварц) 18 122-363 -(25.4-21.5) -(3.5-2.8) 4.5-5.6 0.68-0.98
б (кварц) 10 114-358 -(26.6-22.2) -(2.8-2.4) 4.0-4.5 0.66-0.99
в (кальцит) 6 224-259 -(25.7-22.3) -(2.9-2.1) 3.6-4.8 0.88
Примечание. n — количество измерений. Тгом — температура гомогенизации, Тэвт — температура эвтектики, Тпл — температура плавления льда, С — концентрация солей, * — экв. NaCl, d р-ра — плотность раствора, a — кварц-карбонатный, б — кварцевый, в — кварц-кальцит-сульфатный.
Note. n — number of measurements. Тгом — temperature of homogenization, Тэвт — eutectic temperature, Тпл. — ice melting temperature, С — concentration of salts, * — equiv. NaCl, d р-ра — density of solution, a — quartz-carbonate, б — quartz, в — quartz-calcite-sulfate.
Vestoik IG Komi SC UB RAS, June, 2015, No. 6
T а б л и ц а 2
Валовый солевой и газовый состав газово-жидких включений в кварце и кальците
№№ обр. 835-185.3 827-129.7 831-189.5 849-301.3 850-220.4
минерал кальцит кальцит кварц кварц кальцит
H2O, ppm 777 479 2035 2569 890
Главные компоненты, г/кг Н2О
CO2 5.02 10.95 103.63 47.74 12.12
CH4 0.033 0.225 0.228 0.887 0.051
Cl- <0.5 1.18 13.15 15.46 0.70
SO42- <1 73.8 <0.5 <0.5 <1
НСО3- 161.19 36.05 55.83 55.45 125.63
Na+ 3.63 5.72 29.73 30.75 5.36
K+ 1.21 1.38 0.43 0.24 0.27
Ca2+ 32.5 34.3 0.0 0.0 29.3
Mg2+ 10.5 2.0 0.0 0.2 4.8
S солей, г/кг Н2О
S солей 211 154 100 103 168
Мольные доли
Na+ 0.11 0.20 0.99 0.99 0.20
K+ 0.02 0.03 0.01 0.00 0.01
Ca2+ 0.56 0.70 0.00 0.00 0.62
Mg2+ 0.30 0.07 0.00 0.01 0.17
Cl- 0.01 0.02 0.29 0.33 0.01
SO42- 0.005 0.552 0.005 0.004 0.007
НСО3- 0.99 0.42 0.71 0.67 0.98
В (34—113), Ы (2—18), Бг (145— 34377), Ва (8—842), БЬ (1—9), Ля (6— 156) и N1 (1—3). Примеси 2п (10— 19), РЬ (2—5), W (2—29) наблюдаются только в вытяжке из образцов, не содержащих сульфидов. Бе (120— 557) и Мп (429—488) обнаружены в водной вытяжке из карбоната.
Отсутствие явлений гетероге-низации раствора даже при формировании завершающих рудный
процесс прожилков свидетельствует в пользу мезотермального уровня формирования руд Тамуньерского месторождения. Данные по температурам гомогенизации и концентрации солей в газово-жидких включениях были соотнесены с этими же показателями для месторождений различного уровня формирования: мезотермальных, эпитермальных и уральских колчеданных месторож-
Диаграмма температуры гомогенизации (Тгом) — соленость (С) газово-жидких включений в минералах уральских медно-колчеданных [2], а также золоторудных мезормальных (Кочкарское [7], Березовское [1]) и эпитермальных (Балейское [8],
Березняковское [6], [11]) месторождений Diagram homogenization temperature (Тгом) — salinity (C) ofgas-fluid inclusions in minerals of Ural copper-sulfur [2], and also gold ore mesormal (Kochkarskoe [7], Berezovskoe [1] and epithermal (Baleyskoe [8], Bereznyakovskoe [6]. [11]) deposits
дений (см. рисунок). Температура гомогенизации флюидных включений минералов Тамуньерского месторождения охватывает весь диапазон представленных месторождений, тогда как соленость раствора наиболее близка к таковой во включениях эпитермальных и медно-кол-чеданных месторождений. В то же время для эпитермальных вулканогенных месторождений характерен значительно более широкий набор летучих компонентов (Ля, И^, Т1 и др.), нежели в Тамуньерском месторождении.
Выводы
Тамуньерское месторождение сформировалось при 100—370 °С. Состав флюида описывается солевой системой №С1±(СаС1, MgC1). Газовая компонента флюида представлена СО2 и небольшим количеством СН4. В процессе эволюции флюида соленость понижалась от умеренно соленой к низкосоленой (от 8.7 до 3.6 мас. % экв. №С1). Изначально хлоридно-натриевый флюид при остывании становился гидрокарбонатным. В целом данные по флюидному режиму формирования Тамуньерского месторождения свидетельствует о том, что оно, по-видимому, относится к переходному от мезотермального к эпитермально-му уровням становления.
Литература
1. Бакшеев И. А., Прокофьев В. Ю, Устинов В. И. Условия формирования жильного кварца Березовского золоторудного поля, Средний Урал, по данным изучения флюидных включений и изотопным данным // Уральская летняя минералогическая школа — 98. Екатеринбург: УГГГА,1998. С.41-49.
2. Викентьев И. В. Условия формирования и метаморфизм колчеданных руд. М: Научный мир, 2004. 338 с.
3. Замятина Д. А., Мурзин В. В., Молошаг В. П. и др. Минералогия, геохимия и физико-химические условия формирования Тамуньерского золоторудного месторождения, Северный Урал // Литосфера. 2014. № 6. 102—117.
4. Кряжев С. Г., Прокофьев В. Ю, Васюта Ю. В. Геохимические особенности включений в кварце золоторудных месторождений по данным анализа водных вытяжек методом 1СР МБ // Материалы XIII Международной конференции по термобарогеохимии и IV
ВестШс ИГ Коми НЦ УрО РАН, июнь, 2015 г., № 6
Симпозиума APIFIS. М.: ИГЕМ, 2008. Том 1. С. 30-33.
5. Ожерельева А. В., Арифулов Ч. Х, Арсентьева И. В. Золотоносность Ауэрбаховского вулканоплутоническо-го пояса (Северный, Приполярный, Полярный Урал). Отечественная геология. 2014. № 2. 4-19.
6. Плотинская О. Ю., Грознова Е. О., Коваленкер В. А. и др. Минералогия и условия образования руд Березняковского рудного поля (Южный Урал, Россия) // Геология рудных месторождений. 2009. Т. 51. С. 414-443.
7. Прокофьев В. Ю, Спиридонов Э. М. Состав метаморфогенных флюидов и условия преобразования руд Кочкарского золоторудного месторождения (Южный Урал) // Петрография на рубеже XXI века: Материалы II Всероссийского петрографического совещания. Сыктывкар, 2005. Т. 3. С. 88-90.
8. Спиридонов А. М, Зорина Л. Д., Летунов С. П., Прокофьев В. Ю. Флюидный режим формирования Балейской золоторудной магматической системы (Восточное Забайкалье) // Геология и геофизика. 2010. Т. 51. № 10. С. 1413-1422.
9. Bodnar R. J. A method of calculating fluid-inclusion volumes based on vapor bubble diameters and P-V-T-X properties of inclusion fluids // Econ. Geol., 1983. V. 78. Pp. 535-542.
10. Bodnar R. J., Vityk M. O. Interpretation data for H2O-NaCl fluid inclusions // Fluid inclusions in mint-rals methods and applications. Pontignano-Siena. 1994. P. 117-130.
11. Lehmann B, Heinhorst J., Hein U. at al. The Bereznjakovskoe gold trend, Southern Urals, Russia// Mineral. Depos. 1999, V. 4. P. 241-249.
References
1. Baksheev I. A., Prokofev V. Yu., Ustinov V. I. Usloviya formirovaniya zhil'nogo kvartsa Berezovskogo zolotorudnogo polya, Srednii Ural, po dannym izucheniya flyuidnyh vklyuchenii i izotopnym dannym (Formation conditions of vein quartz of Berezovskoe gold deposit, Middle Urals, according to research of fluid inclusions and isotope data). Ekaterinburg: UGGGA, 1998, pp. 41-49.
2. Vikentev I. V. Usloviya formirovaniya i metamorfizm kolchedannyh rud (Formation conditions and metamorphism of sulfide ores). Moscow: Nauchnyi mir, 2004, 338 pp.
3. Zamyatina D. A., Murzin V. V., Moloshag V. P. et al. Mineralogiya, geohimiya i fiziko-himicheskie usloviya formirovaniya Tamun'erskogo zolotorudnogo mestorozhdeniya, Severnyi Ural (Mineralogy, geochemistry and physical-chemical conditions of formation of Tamunerskoe gold deposit, Northern Urals). Litosfera, 2014, 6, pp. 102-117.
4. Kryazhev S. G., Prokofev V. Yu., Vasyuta Yu. V. Geohimicheskie osobennosti vklyuchenii v kvartse zolotorudnyh mestorozhdenii po dannym analiza vodnyh vytyazhek metodom ICP MS (Geochemical features of inclusions in quartz ofgold deposit according to water samples by ICP MS method). Proceedings of 13th International conference on thermobarogeochemistry and 4th Symposium APIFIS. Moscopw: IGEM, 2008, V. 1, pp. 30-33.
5. Ozhereleva A. V., Arifulov Ch. H., Arsent'eva I. V. Zolotonosnost' Auerbahovskogo vulkanoplutonicheskogo poyasa (Severnyi, Pripolyarnyi, Polyarnyi Ural) (Gold content of Auerbakhovskoe volcanic plutonic belt (Northern, Subpolar, Polar Urals)). Otechestvennaya geologiya, 2014, 2, pp. 4-19.
6. Plotinskaya O. Yu., Groznova E. O., Kovalenker V. A. et al. Mineralogiya i usloviya obrazovaniya rud Bereznyakovskogo rudnogo polya (Yuzhnyi Ural, Rossiya) (Mineralogy and conditions of formation of ores of Bereznyakovskoe ore deposit). Geologiya rudnyh mestorozhdenii (Geology of ore deposits), 2009, V. 51, pp. 414-443.
7. Prokofev V. Yu., Spiridonov E. M. Sostav metamorfogennyh flyuidov i usloviya preobrazovaniya rud Kochkarskogo zolotorudnogo mestorozhdeniya (Yuzhnyi Ural) (Composition of metamorphogenic fluids and conditions of transformation of ores of Kochkarskoe gold deposit (Southern Urals)). Proceedings of 2nd All-Russian petrographic meeting «Petrography on boundary of 21th century». Syktyvkar, 2005, V. 3, pp. 88-90.
8. Spiridonov A.M., Zorina L.D., Letunov S.P., Prokofev V.Yu. Flyuidnyi rezhim formirovaniya Baleiskoi zoloto-rudnoi magmaticheskoi sistemy (Vostochnoe Zabaikal'e) (Fluid mode of formation of Baleyskaya gold magmatic system). Geologiya i geofizika, 2010, V. 51, No. 10, pp. 1413-1422.
9. Bodnar R. J. A method of calculating fluid-inclusion volumes based on vapor bubble diameters and P-V-T-X properties of inclusion fluids. Econ. Geol., 1983. V. 78, pp. 535-542.
10. Bodnar R. J., Vityk M. O. Interpretation data for H2O-NaCl fluid inclusions. Fluid inclusions in mintrals methods and applications. Pontignano-Siena. 1994, pp.117-130.
11. Lehmann B., Heinhorst J., Hein U. et al. The Bereznjakovskoe gold trend, Southern Urals, Russia. Mineral. Depos. 1999, V. 4, pp. 241-249.
Рецензент к. г.-м. н. Н. В. Сокерина
