CC BY
58
Известия Коми научного центра УрО РАН Выпуск 3. Сыктывкар, 2010.
ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 553.065.12
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ КВАРЦЕВЫХ ЖИЛ НА ЗОЛОТОРУДНЫХ ПРОЯВЛЕНИЯХ МАНИТАНЫРДСКОГО РАЙОНА
Н.В. СОКЕРИНА1, С.Н. ШАНИНА1, Н.Н. ЗЫКИН2
1Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, г.Сыктывкар 2Московский государственный университет, г.Москва [email protected], [email protected], [email protected]
Для определения условий минералообразования на территории рудопроявле-ний Верхненияюское-1 и Верхненияюское-2 нами изучены газово-жидкие включения в прозрачных минералах, входящих в состав золоторудных и незолоторудных кварцевых жил. Было установлено, что золоторудный и незолоторудный кварц не отличается по термобарогеохимическим показателям. Для них характерны однофазовые и двухфазовые включения, температуры гомогенизации последних изменяются в пределах (70-390) °С. Расчетное давление составляет 1-200 кг/см . Солевой состав во включениях однообразен. Температура эвтектики во включениях равна -23 и -35 °С, что соответствует водно-солевым системам NaCl-KCl-H2O и NaCl-MgCl2-H2O. Изотопный состав во включениях в кварце свидетельствует о наличии двух источников минералообразования: мантийном и коровом.
Ключевые слова: рудопроявления золота, гомогенизация, газово-жидкие включения, изотопный состав включений, температура эвтектики, хроматография
N.V. SOKERINA, S.N. SHANINA, N.N. ZYKIN. GEOCHEMICAL CONDITIONS OF VEIN QUARTZ FORMATION OF GOLD DEPOSITS OF MANITANYRD REGION
In order to determine mineral-forming conditions we have studied gas-liquid inclusions in transparent minerals presented in gold-bearing and barren veins from two deposits: Verkhneniyayuskoye-1 and Verkhneniyayuskoye-2. It was established that thermobarogeochemical characteristics of vein quartz have no differences between gold-bearing and barren varieties of this mineral. Monophase water inclusions are typical of them; homogenizing temperatures of two-phase inclusions are about 70-390°С. Design pressure is about 1-200 kg/cm2. Salt structure in inclusions is homogeneous. Eutectic temperature of the inclusions is about -23 and -35°С that corresponds to water-salt systems NaCl-KCl-H2O and NaCl-MgCl2-H2O. Isotope composition of inclusions in quartz are the evidence of two sources for mineral formation- pallial and crustal.
Key words: gold deposits, homogenization, gas-liquid inclusions, isotope composition of inclusions, eutectic temperature, chromatography
Введение
Рудопроявления Верхненияюское-1 и Верх-ненияюское-2 расположены в пределах Манита-нырдского рудного района на западном склоне Полярного Урала. В последнее время интерес к этому району существенно вырос и геологические работы были возобновлены. Сведения о геологическом строении региона и особенностях золоторудной минерализации приведены в работах [1-3 и др.]. Однако полное представление о генезисе проявлений невозможно без объективной оценки физико-химических особенностей рудообразования. Эта важная информация может быть получена при изу-
чении физико-химических характеристик растворов, законсервированных в минералах в виде газово-жидких включений. Нами исследованы условия образования кварцевых жил. В процессе работы получены сведения о температурах и давлениях минералообразования; приведены сведения о химическом составе газово-жидких включений. По данным изотопных исследований определены предполагаемые источники вещества.
Геологическая обстановка. Манитанырд-ский рудный район в настоящий момент характеризуется месторождениями и ряда рудопроявлениями золота в позднерифейско-вендско-раннекембрий-ских отложениях. В пределах Манитанырдского зо-
лоторудного узла выделено Нияюское рудное поле, в состав которого входят рудопроявления Верхне-нияюское-1 и Верхненияюское-2. На этих проявлениях развиты кварц-хлоритовые, кварц-карбонатные, кварц-баритовые, кварц-аксинитовые, кварц-эпидотовые жилы и прожилки. Часто с кварцевыми жилами, приуроченными к зонам интенсивного рас-сланцевания, связана рудная минерализация, представленная пиритом, арсенопиритом, меньше халькопиритом, пирротином, борнитом, марказитом, сфалеритом. Из гипергенных минералов отмечены ковеллин, лимонит канькит, скородит. Для определения условий минералообразования нами методами термобарогеохимии изучены все прозрачные минералы.
Методы исследования. Валовый состав газов во включениях был проанализирован на газовом хроматографе «Цвет 800» с приставкой для термического вскрытия включений. Декрепитация включений производилась при нагревании до 1000 °С. Пиролиз образцов проходил в реакторе в атмосфере гелия. Чувствительность метода по основным компонентам составила, мкл: 210-2 для N2 и CO, 3-10"2 - СН4 и СО2, 3-10"3 - Н2О.
Газовый состав индивидуальных включений изучался методом Рамановской спектроскопии. Наблюдения были проведены на спектрометре U-1000 с лазером Millennia Pro в Институте геологии и минералогии СО РАН (г. Новосибирск). Гомогенизация и криометрия включений осуществлялись в термо-криокамере Linkam ТН 600 в Институте геологии и минералогии СО РАН (г. Новосибирск) и на серийной установке УМТК-3 в Институте геологии Коми НЦ УрО РАН. Погрешность измерений составила 3 - 4 °С. Часть включений исследовалась методом криометрии в эксклюзивной камере с хромель-копелеевой термопарой. Погрешность установки составила около 0.5 °С. Расчет интервалов температур гомогенизации при статистической обработке результатов проводился по формуле Стеджерса, модифицированной Ю. А. Ткачевым [4].
Соленость растворов во включениях измерялась по температуре плавления льда. Солевой состав определялся по температуре эвтектики водно-солевой системы [5]. Давление минералообразую-щей среды рассчитано по диаграмме фазового равновесия в системе NaCl-H2O [6]. Поправку на давление получили из специальных диаграмм [7]. При этом было установлено, что в нашем случае соответствующая поправка не превышает 10—15 °С. Поэтому мы условно принимаем, что Тгом = Тобр.
Изучение состава редких, редкоземельных и петрогенных элементов во включениях проводилось в Институте геологии и минералогии СО РАН. Для анализа использовались пробы кварца массой 500 мг, фракция 0.5-0.25. Кварц тщательно отбирался под бинокуляром и очищался царской водкой в течение 12 ч. После этого проба растворялась в плавиковой и хлорной кислотах в соотношении 5:1, объемом 5 мл и анализировалась методами ИСП-МС и ИСП-АЭС.
Изотопные исследования воды и CO2 в газо-во-жидких включениях выполнены на масс-спектрометре МИ-1201М в лаборатории изотопных и ядерно-физических методов ВСЕГИНГЕО МПР. Пог-
решность измерений не превышала: ± 0.2 %о для кислорода, ± 2 % для водорода и ± 0.1 % для углерода.
Изотопный состав углерода и кислорода кальцита из кварцевых жил был определен в группе изотопной геохимии Института геологии Коми НЦ УрО РАН. Измерение проводилось в режиме непрерывного потока на аналитическом комплексе, включающем масс-спектрометр DELTA-V Advantage с системой подготовки и ввода проб Gas Bench II. Погрешность определения 513С и б18О не превышала ± 0.02% для углерода и ± 0.05% для кислорода.
Результаты исследования. Для определения условий минералообразования изучались газово-жидкие включения в кварце, кальците, эпи-доте и аксините, входящих в состав кварцевых жил. Особенно детально проанализированы флюидные включения в золоторудном кварце. Полученные данные сопоставлялись с результатами изучения незолоторудного кварца, отобранного как на Верх-ненияюском участке, так и на сопредельных территориях (табл. 1). Проведенные исследования не выявили существенных различий между газово-жид-кими включениями в золоторудном и незолоторудном кварце (рис. 1, а, б, в). Температура гомогенизации сингенетичных включений в этих кварцевых жилах приблизительно одинаковая. Основная масса включений переходит в гомогенное состояние до 400°С. Более высокотемпературные включения встречаются очень редко, что отчетливо видно при статистической обработке. В то же время они присутствуют в кварце, и фазовые переходы в них отчетливо наблюдаются. Вероятно, образование этих включений связано с процессами расшнуровывания, которые иногда наблюдаются в кварце и описаны в литературе [8]. Данные по таким включениям в наших выводах не используются. Часто внутри обычных газово-жидких одно-двухфазовых включений встречается твердая фаза. Обычно она представлена обломками минерала-хозяина, которые были законсервированы при минералообразовании и никак не реагируют на нагревание образца. В единичных случаях встречаются включения, содержащие твердую фазу, которая при нагревании (до 500—550° С) также не растворяется, но наблюдается ее некоторое «оплавление». Это явление часто характерно для органического вещества. Жильный кварц не был проанализирован на наличие органики, но во вмещающих породах содержание Сорг равно приблизительно 0.03 мас. % [устное сообщение д.г.-м.н. Я.Э. Юдовича]. Стоит отметить, что включения золоторудного и незолоторудного кварца также похожи по составу, концентрациям растворенных в них солей и по расчетному давлению минералообразующей среды (табл. 1). По литературным данным известно, что в кварце, генетически связанным с золоторудной минерализацией, часто встречаются включения, содержащие жидкую углекислоту [9, 10], которая очень хорошо диагностируется при замораживании включений. Нами в процессе работы проведено множество таких экспериментов. Включения с жидкой углекислотой обнаружены не были. Кроме того, в табл. 1 представлены результаты изучения газово-жидких включений в кальците, эпидоте и аксините (рис.1, г, д).
Основные типы газово-жидких включений
Тип включений Размер газовой фазы, об. % Интервал t гом. °С Соленость, %, NaCl экв. T эвт, °С Давление, кг/см2 Краткое описание включений
1 2 3 4 5 6 7
Золоторудный кварц
Сингене-тичные 50-80 364-387 3 17 1 -23 до 200 Двухфазовые включения, имеющие, как правило, неправильную форму. Размер не превышает 10 мкми, составляет в среднем 6-8 мкм. Гомогенизация включений обычно идет по первому типу, в единичных случаях - по второму. Температура эвтектики соответствует водно-солевой системе: NaCl -KCl - H2O.
20-40 224-376 17 5-6 2 -23 -35 Двухфазовые включения, имеющие разнообразную форму, обычно неправильную, иногда с элементами огранки. Размер включений не превышает 15 мкм, в среднем 10 мкм. Гомогенизация включений идет по первому типу. Температура эвтектики соответствует водно-солевым системам: NaCl - KCl -H2O, NaCl - MgCl2 - H2O.
10-15 234-336 9 9 1 -23 Двухфазовые включения, имеющие разнообразную форму, обычно неправильную, иногда с элементами огранки. Размер включений не превышает 15 мкм, в среднем 10 мкм. Гомогенизация включений идет по первому типу. Температура эвтектики соответствует водно-солевой системе: NaCl - KCl - H2O.
5 85-234 13 9 1 -23 Двухфазовые включения обычно неправильной формы, иногда с элементами огранки. Размер включений не превышает 10 мкм. Гомогенизация включений идет по первому типу. Температура эвтектики соответствует водно-солевой системе: NaCl - KCl - H2O.
Эпигене-тичные 5-15 230-300 5 - - - Двухфазовые включения, имеющие разнообразную форму, обычно неправильную, иногда с элементами огранки. Размер включений не превышает 15 мкм, в среднем 10 мкм. Гомогенизация включений идет по первому типу.
0 0-9 4 -23 -35 Однофазовые включения, имеющие обычно неправильную форму. В некоторых случаях такие включения выглядят как первичные, так как располагаются вдали от нарушений и трещин. После охлаждения или нагревания образца часто образуется газовый пузырь. При этом видимых признаков разгерметизации не наблюдается. Наибольше этому подвержены включения с незначительной соленостью. В литературе иногда такие явления связывают с метастабильностью [14], но в данном случае, мы имеем дело, вероятно, с какими-то деструктивными преобразованиями (растяжением). Температура эвтектики соответствует водно-солевым системам: : NaCl - KCl - H2O, NaCl - MgCl2 - H2O. Такие включения наиболее характерны для данного объекта и встречаются более чем в 95 % случаев
Незолоторудный кварц
Сингене-тичные включения 50-80 330-354 3 9-10 2 -23 до 160 Двухфазовые включения, имеющие, как правило, неправильную форму. Размер включений не превышает 10 мкм, в среднем 6-8 мкм. Гомогенизация включений обычно идет по первому типу, в единичных случаях - по второму. Температура эвтектики соответствует водно-солевой системе: : NaCl - KCl -H2O.
20-40 190-360 30 3-9 2 -23 Двухфазовые включения, имеющие разнообразную форму, обычно неправильную, иногда с элементами огранки. Размер включений не превышает 20 мкм, в среднем равен 10 мкм. Гомогенизация идет по первому типу. Температура эвтектики соответствует водно-солевой системе: : NaCl - KCl - H2O.
10-15 183-284 13 3 1 -23 Двухфазовые включения, имеющие разнообразную форму, обычно неправильную, иногда с элементами огранки. Размер включений не превышает 20 мкм, в среднем 10 мкм. Гомогенизация идет по первому типу. Температура эвтектики соответствует водно-солевой системе: : NaCl - KCl - H2O.
5 101-190 17 6-12 3 -23 Двухфазовые включения обычно с неправильной формой, иногда наблюдаются элементы огранки. Размер включений не превышает 10 мкм. Гомогенизация включений идет по первому типу. Температура эвтектики соответствует водно-солевой системе: : NaCl - KCl - H2O.
Окончание табл. 1
1 2 3 4 5 6 7
Эпигене-тичные включения 5 70-131 8 1-6 3 -23 - Двухфазовые включения, имеющие, как правило, неправильную, иногда овальную форму. Размер включений не превышает 20 мкм, в среднем 6-8 мкм. Гомогенизация включений идет по первому типу. Температура эвтектики соответствует водно-солевой системе: : NaCl - KCl - H2O.
0 0-15 5 -23 -35 Однофазовые включения. Они по своему расположению в некоторых случаях выглядят как первичные, иногда расположены вдоль трещин. Описание включений аналогично подобным включениям из кварца золоторудных зон. Температура эвтектики соответствует водно-солевым системам: : NaCl - KCl -H2O, NaCl - MgCl2 - H2O. Такие включения наиболее характерны для данного объекта и встречаются более чем в 95 % случаев
Кристаллы горного хрусталя
Сингене-тичные включения 15-40 250-360 4 - - до 160- Двухфазовые включения, имеющие форму отрицательных кристаллов, либо форму с элементами огранки. В единичных случаях размер включений достигает 60 мкм, но обычно не превышает 10 мкм. Гомогенизация включений идет по первому типу.
5 135-155 6 2 1 -23 Двухфазовые включения, имеющие форму отрицательных кристаллов, либо форму с элементами огранки. Размер включений достигает 60 мкм, но обычно не превышает 20 мкм. Гомогенизация включений идет по первому типу. Температура эвтектики соответствует водно-солевой системе: NaCl - KCl - H2O.
Эпигене-тичные включения 0 0 2 -23 Однофазовые включения, имеющие обычно неправильную форму. В некоторых случаях такие включения выглядят как первичные, так как располагаются вдали от нарушений и трещин. После охлаждения или нагревания образца часто образуется газовый пузырь. При этом видимых признаков разгерметизации не наблюдается. Наиболее этому подвержены включения с незначительной соленостью (около 0 %). Температура эвтектики соответствует водно-солевой системе: NaCl - KCl - H2O. Такие включения наиболее характерны для данного объекта и встречаются более чем в 95 % случаев.
Кальцит
Сингене-тичные включения 10-30 222-284 3 - - до 70 Двухфазовые включения, имеющие иногда призматическую, чаще неправильную форму. Размер включений не превышает 15 мкм, в среднем 5-7 мкм. Гомогенизация включений идет по первому типу. Температура эвтектики соответствует водно-солевой системе: NaCl - МдС12 - Н20.
5 116-190 8 12-15 2 -35 Двухфазовые включения, имеющие обычно неправильную, временами с элементами огранки форму. Размер включений не превышает 15 мкм, в среднем 5-7 мкм. Гомогенизация включений идет по первому типу. Температура эвтектики соответствует водно-солевой системе: NaCl - МдС12 - Н20.
Эпигене-тичные включения 0 8 1 -35 Однофазовые включения, имеющие разнообразную форму, чаще неправильную, иногда форму отрицательного кристалла. В некоторых случаях они выглядят как первичные. Температура эвтектики соответствует водно-солевой системе: NaCl - МдС12 - Н20. Такие включения наиболее характерны для данного объекта и встречаются более чем в 90 % случаев.
Эпидот
Сингене-тичные включения 5 85-217 16 6-11 3 -35 до 15 Двухфазовые включения, имеющие иногда вытянутую трубчатую, чаще неправильную форму. Размер включений не превышает 30 мкм, в среднем 10 мкм. Гомогенизация включений идет по первому типу. Температура эвтектики соответствует водно-солевой системе: NaCl - МдС12 - Н20.
Эпигене-тичные включения 0 - - - - Однофазовые включения, имеющие обычно неправильную форму. Часто по своему расположению они выглядят как первичные. Такие включения наиболее характерны для данного объекта и встречаются более чем в 90 % случаев.
Аксинит
Сингене-тичные включения 5 101-126 4 - - - Двухфазовые включения, имеющие иногда вытянутую трубчатую, чаще неправильную форму. Размер включений не превышает 10 мкм, в среднем 5-6 мкм. Гомогенизация включений идет по первому типу.
Эпигене-тичные включения 0 - - - - Однофазовые включения, имеющие разнообразную форму, чаще неправильную, иногда форму обратного кристалла. Часто такие включения по расположению похожи на первичные.
Примечание. В числителе интервал значений, в знаменателе число определений.
49
Рис. 1. Газово-жидкие включения: а - двухфазовые включения с газовой фазой ~40 об. % в золоторудном кварце; б - двухфазовые включения с газовой фазой ~50 об. % в незолоторудном кварце; в - типичные однофазовые включения в незолоторудном кварце; г - двухфазовое включение с газовой фазой < 5 об. % в эпидо-те, д - двухфазовое включение с газовой фазой < 5 об. % в кальците.
Кальцит и эпидот являются более поздними минералами и отличаются от кварца более низким давлением, пониженной температурой минералообра-зования и солевым составом включений. Включения в аксините имеют очень маленькие размеры, поэтому изучить детально его не удалось. Полученные температуры гомогенизации свидетельствуют о том, что его образование происходило при небольших температурах. При полевых наблюдениях отчетливо видны временные взаимоотношения ак-синита и жильного кварца. На основании этого можно сказать, что аксинит является более ранним.
Изучение газового состава методами хроматографии и Рамановской спектроскопии. Важнейшим компонентом минералообразую-щих систем являются газы. Их состав, соотношения с водой зависят от температурного режима мине-ралообразования, литологического состава вмещающих пород, гипсометрического уровня рудного тела и других факторов. Многие авторы [11, 12] указывают на возрастание газонасыщенности флюидных растворов на глубине и увеличение содержания СО2 в составе газово-жидких включений в золоторудном кварце и самородном золоте. В целом, газовый состав золоторудного флюида достаточно прост и характеризуется, в основном, азотно-угле-кислым составом. Такие газы, как метан и окись углерода, содержатся в незначительных количествах. Обычно наблюдается заметное увеличение содержания азота по мере приближения к поверхности рудных тел, которое, возможно, говорит об участии в формировании рудных тел инфильтра-ционных вод глубинной циркуляции [13]. Повышение содержаний СО2 и СН4 при незначительных содержаниях азота свидетельствует об относительно глубинном происхождении минералообразую-щих растворов. В то же время, соотношение СО2/СН4 существенно отличается на разных гипсо-метриических уровнях. Наблюдается тенденция его снижения с глубиной. Это отношение также характеризует окислительно-восстановительный потенциал
флюида [14]. С уменьшением глубины наблюдается увеличение содержания Н2О во включениях, что свидетельствует об активном участии ин-фильтрационных вод в гидротермальном процессе. Изменение соотношения СО2 и Н2О наблюдается и при переходе непродуктивных минеральных ассоциаций к продуктивным. Наиболее высокие значения соотношения СО2/Н2О характерны для продуктивных стадий.
Нами методом газовой хроматографии был изучен валовый состав газов во флюидных включениях (табл. 2). В результате установлено, что включения в золоторудном и незолоторудном кварце преимущественно водные, как это уже было отмечено при визуальном наблюдении. Соотношение СО2/Н2О для золоторудного кварца - 0.004, для незолоторудного - 0.009. Например, для кварца рудо-проявления Синильга, которое находится на Приполярном Урале и генетически связано с золоторудной минерализацией, это соотношение в среднем равно 1.43. Кроме того, для кварцево-золото-рудной минерализации обычно характерно повышенное содержание азота. Например, в золоторудном кварце Синильги это содержание в среднем составляет 6.1 мас. %. В золоторудном кварце изученных объектов содержание азота в среднем -0.03 мас. %, в незолоторудном - 0.05. Обычно это не характерно для кварца, генетически связанного с золоторудной минерализацией. Как правило, золоторудный кварц отличается повышенной флюи-донасыщенностью. Необходимо отметить, что золоторудный кварц на данной территории по сравнению с незолоторудным тоже отличается повышенной флюидонасыщенностью, которая равна в среднем 1412 мкг/г (для незолоторудного - 308 мкг/г). Но это никак не может быть связано с процессом отложения золота, т.к. вызвано повышенным содержанием воды во включениях. Это явление можно объяснить тем, что формирование кварцевых жил происходило по сильно трещиноватым породам. В результате резкого перепада давления и температур, связанного с трещиноватостью, происходил захват большого количества включений. Таким образом могли захватываться сингенетичные, преимущественно водные включения. Кроме того, в данном кварце наблюдается большое количество эпигенетичных включений. Их формирование, вероятно, тоже связано с тем, что рудные тела приурочены к интенсивно катаклазированным зонам. Повышенное количество включений может быть связано именно с процессами залечивания тре-
Валовый состав газово-жидких включений
Номер Содержание газа, мкг/г
пробы Н2 N2 | СО | СН4 | СО2 I Н2О I
Золоторудный кварц
СН-92 0.17 0.45 0.33 0.47 12.90 2352.00 2366.73
СН-107 0.19 1.49 0.38 0.65 4.17 740.00 746.58
СН-101 0.39 0.20 0.75 0.36 4.17 600.00 606.36
СН-86 0.00 0.00 0.46 0.12 3.37 1153.00 1156.92
ЮЗ-86 0.16 0.00 0.67 0.36 3.72 2762.00 2766.67
СН-88а 0.18 0.49 0.74 0.24 11.56 2152.00 2165.10
546-3 0.12 0.00 0.00 0.26 2.47 70.70 73.55
среднее 0.17 0.38 0.48 0.35 6.05 1404.00 1411.70
мас. % 0.01 0.03 0.03 0.02 0.43 99.47 100.00
Незолоторудный кварц
531 0.00 0.00 0.00 0.22 1.89 78.12 80.22
532 0.00 0.00 0.00 0.60 9.16 1508.42 1518.17
533 0.00 0.44 0.06 0.19 1.33 232.60 234.62
534 0.20 0.51 0.56 0.49 3.69 1346.30 1351.74
541 0.00 0.00 0.01 0.12 0.91 16.60 17.62
542 0.00 0.00 0.06 0.15 0.93 11.60 12.74
544 0.22 0.88 1.21 0.22 18.82 473.90 495.29
545 0.00 0.04 0.29 0.22 1.68 203.30 205.50
548 0.00 0.11 0.09 0.17 1.08 121.50 122.99
550 0.00 0.09 0.18 0.16 0.76 217.10 218.30
556 0.10 0.20 0.50 0.17 2.00 65.00 67.97
562 0.00 0.36 0.05 0.24 3.27 155.60 159.52
563 0.00 0.20 0.18 0.19 1.63 48.90 50.64
565 0.00 0.00 0.00 0.13 1.83 85.90 87.82
567 0.00 0.00 0.02 0.08 0.70 200.30 201.11
569 0.00 0.00 0.00 0.23 1.26 193.80 195.26
570 0.00 0.00 0.00 0.13 1.26 97.60 99.04
572-2 0.00 0.00 0.03 0.20 1.41 273.10 274.76
573 0.00 0.26 0.08 0.06 1.29 486.70 485.35
574 0.00 0.29 0.20 0.14 1.58 283.90 286.11
среднее 0.03 0.17 0.18 0.21 2.82 304.84 308.24
мас. % 0.01 0.05 0.06 0.07 0.92 98.90
щин, образовавшихся в результате тектонических подвижек.
Известно, что в кварце, генетически связанном с золоторудной минерализацией, часто встречаются однофазовые включения, которые содержат в себе газ. Особенно часто в таких включениях присутствует углекислый газ, реже - метан и азот. В процессе визуального наблюдения нами были выделены несколько однофазовых включений в золоторудном и незолоторудном кварце изученных рудопроявлений, которые похожи на газовые включения. Они были изучены методом Рамановской спектроскопии. Проведенные исследования установили, что газов в этих включениях нет, все они оказались пустыми (вскрытыми).
Изучение состава редких, редкоземельных и петрогенных элементов во включениях. Для определения условий минералообразования нами методом ИСП-МС проведено исследование содержания редких и редкоземельных элементов в составе газово-жидких включений. Флюидонасы-щенность кварца на территории изученных рудо-проявлений незначительная, и редкоземельные элементы (РЗЭ) присутствуют в очень низких концентрациях - иногда ниже предела обнаружения. Поэтому получить представительную выборку очень
сложно и судить о полных спектрах РЗЭ можно только по отдельным образцам (табл. 3).
В некоторых работах [15] показано, что для золоторудного кварца характерно повышенное содержание некоторых РЗЭ, выявлена положительная корреляция между Еи^т, суммой лантаноидов во включениях и содержанием Аи в пробе. В нашем случае по этому критерию кварц из рудных и безрудных зон почти не отличается друг от друга. Поэтому в качестве основного приема обработки материала являются построение и анализ графика распределения РЗЭ во включениях (рис. 2), нормированных по редкоземельному значению для хонд-ритов [16]. По количеству РЗЭ все проанализированные пробы делятся на две группы. В одну из групп входят образцы с полным спектром исследуемых элементов, в другую - пробы (534, 544), в которых значительная часть элементов содержится в количествах - ниже предела обнаружения. Возможно, это связано с незначительной флюидона-сыщенностью образцов. По характеру распределения все спектры в основном однотипны. Для них почти всегда типично относительно равное содержание тяжелых и легких РЗЭ. Распределение элементов очень неравномерное и, вероятно, свидетельствует о многоэтапности формирования квар-
Микроэлементный состав включений в кварце
Элемент Холостая проба Незолоторудный кварц Золоторудный кварц
532 534 | 544 | СН-3 | СН-39 ЮЗ-86 СН-86 | СН-91 | СН-101 СН-107
ИСП-МС, г/т
Rb 0.003 0.051 0.022 0.012 0.007 0.045 0.017 0.083 0.054 0.091 0.1
Sr 0.047 1.54 1.30 2.1 2.6 2.6 2.4 0.38 1.70 0.52 0.33
Y 0.0008 0.012 0.002 0.0005 0.047 0.017 0.057 0.052 0.056 0.072 0.037
Zr 0.008 0.057 0.019 0.019 0.32 0.092 0.065 0.077 0.062 0.1 0.1
Nb 0.002 0.001 0.002 0.005 0.001 0.01 0.015 0.004 0.007 0.012 0.003
Cs 0.003 0.092 0.036 0.026 0.009 0.021 0.017 0.019 0.022 0.013 0.019
Ва 0.065 1.38 0.58 0.74 0.49 1.37 2.0 1.64 1.12 1.09 1.81
La 0.001 0.025 0.001* 0.0005* 0.006 0.047 0.008 0.006 0.015 0.03 0.01
Се 0.003 0.051 0.002 0.001 0.016 0.082 0.023 0.014 0.036 0.067 0.022
Рг 0.0004 0.009 0.0003 0.0002 0.003 0.009 0.004 0.002 0.006 0.011 0.003
Nd 0.001 0.032 0.001 0.0002 0.014 0.028 0.019 0.007 0.025 0.048 0.008
Sm 0.0004 0.006 0.0003 0.0001 0.005 0.004 0.006 0.002 0.007 0.013 0.002
Ей 0.00003 0.0009 0.00003 0.00003 0.004 0.001 0.003 0.0006 0.003 0.008 0.0003
Gd 0.0003 0.004 0.0003 0.0001 0.01 0.005 0.010 0.004 0.011 0.021 0.003
ТЬ 0.00006 0.0006 0.00007 0.00002 0.002 0.0007 0.002 0.001 0.002 0.003 0.0007
Dy 0.0003 0.003 0.0003 0.00009 0.01 0.004 0.012 0.008 0.013 0.019 0.005
Но 0.00005 0.0006 0.00008 0.00002 0.002 0.0008 0.003 0.002 0.003 0.003 0.001
Ег 0.0001 0.001 0.0002 0.00008 0.005 0.003 0.008 0.007 0.008 0.008 0.005
Тт 0.00002 0.0002 0.00006 0.00002 0.0007 0.0004 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Yb 0.0002 0.001 0.0004 0.0001 0.004 0.003 0.006 0.01 0.006 0.005 0.009
Lu 0.00002 0.0002 0.00007* 0.00003* 0.0005 0.0004 0.0007 0.002 0.0008 0.0007 0.002
Hf 0.0005 0.002 0.0007 0.0007 0.017 0.004 0.003 0.003 0.003 0.004 0.004
Та 0.003 0.0001* 0.0001* 0.0004* 0.0003* 0.001* 0.0008* 0.0005* 0.0008* 0.001* 0.0005*
Th 0.0003 0.003 0.0003* 0.0002* 0.0002* 0.003 0.002 0.004 0.002 0.004 0.003
и 0.0003 0.0006* 0.0003* 0.0002* 0.0004 0.001 0.003 0.001 0.003 0.006 0.001
I Ln 0.007 0.136 0.007* 0.003* 0.082 0.189 0.106 0.065 0.136 0.238 0.072
Ей/ Sm 0.067 0.150 0.116 0.347 0.727 0.234 0.557 0.274 0.403 0.579 0.178
ИСП-АЭС, ррт
А1 не опр. 22 373 225 99.0 750.0 4571 47.0 680 135.0 59.00
As -//- 1.2 0.8 0.2 - 1.1 - 39.4 2.6 - 37.50
Ва -//- 1.1 0.4 0.5 0.30 0.9 1.9 1.2 0.8 0.8 1.40
Ве -//- - - - - - - - - - -
Са -//- 23.3 25.1 13.1 397.1 15.9 178.5 28.1 99.2 46.7 24.80
Сг -//- 0.48 - - 0.30 0.32 0.88 0.25 0.54 0.83 0.57
Си -//- 0.1 - - - - - 0.19 - 0.10 0.13
Fe -//- 3.0 59.0 1.0 500.0 89.0 508 39.0 226.0 147.0 40.00
К -//- 15.0 8.0 5.0 4.0 15.0 21.0 26.0 18.0 27.0 34.00
Li -//- 1.49 - - 0.23 0.19 0.44 0.64 0.22 0.20 0.64
Мд -//- 0.9 38.6 0.8 324.0 44.9 384.0 8.6 154.0 106.0 9.10
Мп -//- 0.2 1.1 0.2 9.9 0.9 8.0 0.3 3. 2.4 0.20
Na -//- 78.0 357 241.0 17.8 696.0 3920.0 8.1 488.0 20.0 7.30
Ni -//- - - - - - 0.23 - - - -
РЬ -//- 0.58 - - - - - 8.2 - - 10.60
Si -//- 0.58 0.39 0.60 0.40 0.41 126.49 0.57 1.2 0.50 0.44
Sr -//- 1.4 1.1 1.70 2.2 2.1 2.6 0.3 1.4 0.40 0.30
Ti -//- 0.5 0.8 1.80 1.0 2.6 5.5 2.0 4.5 0.90 1.20
V -//- - - - 0.7 0.1 1.9 0.2 1.1 0.70 0.20
Y -//- - - - - - 0.2 0.1 0.1 0.10 -
Zn -//- 0.1 0.2 0.10 0.6 0.3 3.9 18.0 1.1 0.70 12.10
Zr -//- - - - 0.3 0.1 0.2 0.1 0.1 0.10 0.10
I -//- 681.68 1399.1 1095.2 1357.0 1620.1 9735.7 228.23 1682.4 496.67 240.09
Примечание. * количество меньшее, чем в холостой пробе; - не обнаружено.
Рис. 2. Хондрит-нормированное распределение редкоземельных элементов в флюидных включениях в золоторудном кварце (1) и незолоторудном кварце (2).
ное), либо морское происхождение, при этом как источник воды для разных этапов гидротермальной деятельности, так и источники углекислоты были различны. Изотопный состав углерода углекислого газа в газово-жидких включениях кварца отражает глубинный источник его поступления. При формировании кальцитов в углеродсодержащих фазах гидротермальных растворов в значительном количестве присутствовал углерод корового биогенного происхождения.
Выводы
Очень широкие интервалы температур гомогенизации сингенетичных включений, давления ми-нералообразущей среды, солености минералообра-зующих растворов свидетельствуют о длительнос-
№ про бы
5^0(С02Г
545 550 533 531
-4.3 -4.2 -4.2
цевых жил и разных источниках вещества. Для большей части спектров характерна относительно высокая концентрация Еи. В отличие от других РЗЭ, Еи часто свидетельствует о восстановительных условиях минералообразования, когда он может переходить в двухвалентную форму и приобретать очень большую подвижность. Можно предположить, что зарождение флюида происходило на значительных глубинах в нижней части континентальной коры [17]. Другой причиной может быть влияние вулканических пород. На территории проявления имеется большое количество даек основного состава. Последнее предположение, на наш взгляд, является предпочтительнее, т.к. на одном из спектров наблюдается явно положительная аномалия Еи, и этот спектр принадлежит образцу кварца, взятого непосредственно из дайки долеритов раннеордовикского возраста. Кроме того, почти все образцы с относительно повышенным содержанием Еи отобраны в зоне глубинного разлома. Помимо редких и редкоземельных элементов нами методом ИСП-АЭС проанализирован состав петрогенных элементов (табл. 3). Можно отметить повышенное содержание А1, Fe, Са, Na, К. К сожалению, при таком способе подготовки пробы невозможно исключить влияние на состав исследуемого раствора твердых включений и, особенно структурных примесей, поэтому анализ дает представление не только о составе газово-жидких и твердых включений, но и структурных примесей.
Изотопные исследования. Для определения условий формирования жильных образований на рудопроявлении Верхненияюское-1 и месторождении Верхненияюское-2 нами был изучен изотопный состав кислорода и водорода воды и кислорода и углерода углекислого газа флюидных включений в безрудном жильном кварце, а также кислорода и углерода кальцита, выполняющего гнёзда в кварцевых жилах (табл. 4).
Согласно прямым наблюдениям и расчетным данным по изотопному составу кислорода, водорода и углерода изученных фаз, вода, формировавшая как кварцевые, так и кальцитовые жилы, имела преимущественно метеогенное (инфильтрацион-
Таблица 4
Результаты изотопно-геохимических исследований
Изотопный состав включений, %0
51аО(СО2У
51аО(СО2У
5D(H2O)*
№ пробы
Изотопный состав кальцитов,
%
нет СО2 +10.0 +10.1 +10.2
СН 14 СН 50 СН 99
-92 -13.0 -11.0 -10.9
СН 1 +11.4 +12.2 +11.8
-15.8 -13.0 -11.0 -10.9
+11.5 +11.4 +12.2 +11.8
Примечание: * - относительно SMOW, ** - относительно PDB
ти процесса образования жильного кварца, что характерно для гидротермально-метаморфогенных образований. На заключительном этапе минералообразования на фоне снижения температуры и давления наблюдается формирование прожилков и гнезд, состоящих из кальцита и эпидота. Этот вывод подтверждается полевыми наблюдениями возрастных взаимоотношений этих минералов в составе кварцевых жил.
Нами не найдены включения, которые обычно встречаются в золоторудном кварце. Поэтому считаем, что кварцевая минерализация, вероятно, сформировалась позднее. Ее формирование происходило по тектонически ослабленным зонам, в том числе и по сильно катаклазированным породам, содержащим золоторудную минерализацию. Тем не менее, в некоторых шлифах видно, что образование кварца иногда происходило одновременно с рудной минерализацией. Вполне возможно, что была другая генерация кварца, слабо сохранившаяся, но процессы катаклазирования пород, которые на данных проявлениях развиты очень широко, разрушили первичную информацию. Для окончательного решения вопроса о формировании золоторудной минерализации в районе необходимы дополнительные исследования.
Авторы выражают благодарность сотрудникам Института геологии и минералогии СО РАН А.А. Томиленко, Н.А. Гибшер.
Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ «Ведущие научные школы» НШ-7198.2010.5, Программы ОНЗ РАН №2(09-Т-5-1015) и интеграционного проекта ОНЗ РАН №5(09-С-5-1022).
й13С*
й180
Литература
1. Благородные металлы западного склона севера Урала и Тимана / С.К.Кузнецов, М.Б.Тар-баев, Т.П.Майорова, М.Ю.Сокерин, Г.В.Чуп-ров. Сыктывкар: Геопринт, 2004. 46 с.
2. Майорова Т.П. Минералогия россыпного золота Тимано-Североуральской провинции. Екатеринбург: УрО РАН, 1998. 148 с.
3. Силаев В.И. Коренная золотоносность Полярного Урала//Руды и металлы, 1996. №5. С. 5-17.
4. Ткачев ЮА, Пунегов А.И. Разделение смеси распределений на две нормальные компоненты. Сыктывкар: Геопринт, 1986. 31 с.
5. Борисенко АС. Определение карбонатов и бикарбонатов натрия в растворах газово-жид-ких включений методом криометрии // Минералогия эндогенных образований (по включениям в минералах). Новосибирск, 1975. Вып. 2. С. 98-105.
6. Стырикович МА., Хайбуллин И.Х. Диаграммы фазовых равновесий системы NaCl-H2O// Докл. АН СССР,1956. Т.109. С. 962-965.
7. Potter R.V. Pressure correction for fluid-inclusion homogenization temperatures, based on the volumetric properties of the system NaCl-H2O. U.S. Geol. Survey J, 1977. Res.5. P. 603607.
8. Реддер Э. Флюидные включения в минералах. М., 1987. Т. 1. 558 с.
9. Попивняк И.В. Основные термобарогеохими-ческие критерии прогнозирования и оценки золотого оруденения // Термобарогеохимия золота. Львов: Свит, 1995. С. 215-227.
10. Сокерина Н.В. Флюидный режим формирования жильного кварца золоторудных объектов Приполярного Урала (по данным изучения газово-жидких включений). Сыктывкар: Геопринт, 2003. 19 с.
11. Андрусенко Н.И., Адрианова С.И. Особенности формирования месторождений золота различных глубин и рудных формаций // Теория и практика термобарогеохимии. М.: Наука, 1978. С.143-151.
12. Долгов ЮА., Томиленко АА., Гибшер НА. Флюидный режим формирования и термоба-рогеохимические критерии золотоносности кварцевых жил в метаморфических породах // Термобарогеохимия минералообразую-щих процессов. Новосибирск, 1990. С. 7-19.
13. Павлунь Н.Н. Газометрические модели //Тер-мобарогеохимия золота. Львов: Свит, 1995. С.189-191.
14. Пальмова Д.Г., Копнева ЛА, Иванов ПА, Прусаков А.М. Физико-химическая характеристика золотоносных растворов // Теория и практика термобарогеохимии. М.: Наука, 1978. С. 101-106.
15. Лантаноиды во флюидных включениях, кварце и зеленых сланцах из золотоносных и безрудных кварцево-жильных зон Советского кварц-золоторудного месторождения, Енисейский Кряж, Россия / А.А.Томиленко, Н.А.Гиб-шер, О.А.Козьменко, С.В.Палесский, И.В.Николаева// Геохимия, 2008. № 4. С. 438-444.
16. Boynton W.V. Geochemistry of Rare Earth Elements Meteorite Studies//Rare Earth Element Geochemistry. Amsterdam, 1984. P.63-114.
17. Тейлор С.Р., Мак-Леннан С.М. Континентальная кора: ее состав и эволюция: Пер. с англ. М.: Мир, 1988. 384 с.
