CC BY
15
извнеТ 11 я
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
Том 289 1976
СОСТАВ РУДООБРАЗУЮЩИХ РАСТВОРОВ И ТЕМПЕРАТУРА РУДООБРАЗОВАНИЯ НА ЛЮБАВИНСКОМ ЗОЛОТОРУДНОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ (по данным изучения газово-жидких включений в минералах)
в. м. волков
(Представлена профессором А. М. Кузьминым)
Любавипское золоторудное месторождение размещается на юге-Цептралыюго Забайкалья в области Даурской мобильной зоны, характеризующейся интенсивным развитием мезозойского магматизма и блоковых дислокаций. В геологическом строении рудного поля принимают участие штоко- и дайкообразные тела гранитоидов кыринского комплекса и комплекс дайковых пород, прорывающих песчано-слапце-вые отложения пермского возраста. Гидротермальные образования па Любавинском месторождении представлены кварц-полевошпатовыми жилами, иногда с шеелитом, молибденитом и халькопиритом и кварце-во-золоторудными жилами с убогой сульфидной минерализацией. Все интрузивные и гидротермальные образования приурочены к зоне повышенной трещиноватости, так называемому Любавинскому глубин ному разлому субширотного простирания.
Отложение минеральных образований в процессе формирования рудных тел происходило из гидротермальных растворов в несколько стадий, среди которых четко устанавливаются четыре: арсенопирпто-вая, кварцевая, золото-полиметаллическая и карбонатная. Из рудных минералов наиболее часто встречаются арсенопирит и пирит, реже — галинит, сфалерит, халькопирит и очень редко — тетраэдрит, сульфо-антимониты свинца и антимонит. В размещении минеральных ассоциаций как в отдельных рудных телах, так и в пределах рудного поля в целом наблюдаются, согласно классификации Д. О. Онтоева (1963), следующие морфологические типы зональности: а) вертикальная зональность в отдельных рудных жилах; б) продольная горизонтальная вдоль основного рудовмещающего разлома. Вертикальная зональность выражается в смене кварцево-арсенопирнтовых руд в верхних частях кварцево-полпеульфпднымп на нижних горизонтах жил. Продольная горизонтальная зональность на месторождении проявляется в смене кварцево-арсенопиритовых руд в жилах па восточном фланге рудного поля кварцево-полпеульфпднымп на западном. В целом как продольную, так и вертикальную зональность следует рассматривать как «зональность повторных тектонических разрывов», обусловленную «приот-крыванием рудной полости в результате последовательных деформаций и выполнением этой полости новыми порциями минерального вещества иного состава» (Смирнов, 1960) в сочетании с впутристадийпой зональностью отложения (Тимофеевский, 1972).
Одновременно с процессом рудообразования под воздействием гидротермальных растворов происходило метасоматическое изменение боковых пород. Последовательное наложение процессов околорудных изменений, связанных с разными стадиями рудообразования, приводит к сложному комплексу метасоматических перерождений боковых пород, что, кроме того, усложняется различиями их первичного состава и физических свойств. В целом процесс изменения вмещающих пород приводит к образованию березитов, отмеченных многими исследователями как характерный тип околорудноизмененных пород среднетемператур-ных месторождений небольших глубин (Курек, 1954; Бородаевский, 1960; Жариков и Омельяненко, 1965 и др.).
Ниже на основании изучения газово-жидких включений в жильном кварце и околорудноизмененных породах с помощью водных вытяжек приведены результаты определения состава и свойств минералообра-зующих растворов. Температура рудообразования определялась в основном методом декрепитации и частично — гомогенизации газово-жидких включений.
Для производста водных вытяжек автором было отобрано 29 проб из жильного кварца и околожильноизмененных пород (табл. 1 ). Пробы весом по 100 г каждая вначале дробились на воздухе (+1 —2 мм), а затем истирались в бидистилляте (рН = 6,2 — 6,5) (с целью сокращения потерь газовой фазы включений) до размера частиц ОД—0,05 мм и выстаивались в сушильном шкафу в течение 1 —1,5 часа в 250 мл бидистиллята при температуре 50—70° С. Полученные растворы очищались на центрифуге и анализировались на следующие компоненты:
К+, Са+2, Ре+2, Ре+3, ЫН4+, И", С1", НС03", БОг2, N03", N02,
С02. Щелочи определялись методом пламенной фотометрии, а остальные—методами аналитической химии (Резников и др., 1963; Сушев-ская, 1968). Одновременно определялись рН водных вытяжек. При расчете анализов газово-жидких включений вводились поправки на растворимость минералов путем производства повторных вытяжек из материала одной и той же пробы по известной методике (Хитаров, 1968; Мязь и др., 1968). Исследования А. Ф. Коробейникова и А. Д. Назарова подтверждают возможность применения этой методики и доказывают, что «водорастворимый комплекс в вытяжках при учете растворимости минерала-хозяина не является функцией растворения минералов породы, а дает общее представление о солевом составе исходного минералооб-разующего раствора». Водные вытяжки отражают не только качественный состав рудообразующих растворов, но и дают приближенные количественные соотношения ионов. Но при интерпретации результатов вод-пых вытяжек нужно учитывать, что мы имеем валовый состав, образовавшийся в результате последовательного наложения гидротермальных растворов последующих стадий рудоотложения на ранее отложенные минеральные комплексы. Состав вмещающих пород существенного влияния на химизм газово-жидких включений не оказывает (Масурен-ков, 1968, 1969; Коробейников, 1971).
В табл. 1 приведены результаты анализов водных вытяжек, которые с учетом химического и минерального состава руд и околорудноизмененных пород позволяют выяснить некоторые особенности рудообразующих гидротерм. Из табл. 1 и рис. 1 видно, что состав растворов определяется соотношением основных ионов Ыа+—К+—Са+2, С1~— 504~2—НС03" и в меньшей мере M.g+Z, Ре+3, Б". При этом намечаются определенные закономерности изменения состава гидротерм во времени и пространстве как в предрудный период, так и в период рудоотложения.
Для изучения газово-жидких включений в околорудноизмененных
2. Заказ № 2581.
Результаты химических анализов водных вытяжек газово-жидких включений
Л» Лии оны (мол. %)
рП о
роб ^ мг эк в сГ К " 11С О з ЙОГ2 N02 гл 804 " .. ___- • 3
—Гио г ]1-н;| г нсо
1 7,4 0,897 52,4 сл. 44,6 3,0 0,067 1 0 1 : 14,9
2 7,4 0,615 11,4 —. 53,6 34,8 0,16 1 :0 1 : 1,5
3 7,6 0,600 33,3 — 66,7 — 0,03 1 0 0 : 1
4 6,9 0,520 38,5 — 38,5 23,0 0,04 1 0 1 : 1,7
5 6,2 0,750 — — 100,0 0,03 1 : 0
(1 6,7 0,760 45,5 — 11,3 43,2 0,03 1 0 3,8 : 1
7 0,9 0,960 — — 20,8 79,2 0,02 3,8: 1
8 7,6 0,951 21,0 1,2 42,0 35,8 0,01 19,2 1 1 : 1,2
9 7,4 1,280 46,9 — 46,9 6,2 — 1 0 1 : 7,6
10 7,У 0,725 6,У 1,4 45,5 45,5 0,72 3 1 1 : 1
11 7,4 и,485 20,6 сл. 61,9 17,5 0,06 1 0 1 : 3,5
12 О.У 0.921 2,3 21,7 76,0 0,02 0 1 3,5 : 1
13 Ь,У 0,397 50,5 28,9 — 20,3 0,3 1,8 1 1 :0
14 7,5 0,800 50,0 — 50,0 — 0,08 1 0 0 : 1
15 7,4 0,961 62,5 — 31,2 6,2 0,12 1 0 1 : 5
16 8,0 0,603 16,5 2,5 66,3 14,0 0,7 6,6 1 0 : 1
17 7,0 0,832 48,1 3,8 48,1 — 0,02 12,6 1 0 : 1
Места отбора проб-. 1 — жила Ново-Евграфонская-3, кварц (II горизонт, 3 пробы); Пово-Евдокневекая, кварц (I горизонт); 5 —там же (П горизонт); 6 —там же (III жила с сульфидами и сульфосолями; 9 —там же, кварцевая жила без сульфидов (не 11— измененные граниты из экзоконтакта жилы Ново-Евдокиевской; 12 — участок М. кварцевая жила с антимонитом; 14 — кварц-полевошпатовая жила без сульфидов (2 16 — измененные алевролиты из экзоконтакта кварц-полевошпатовой жилы (2 пробы);
15 табл. 1
Таблица 1
и pH гидротермальных образований Любавинского месторождения
Катионы (мол. %)
v мг экв г в-ва Na"'' К ' 1 г Ca Mg"1"2 -1 3 Fe NH4_ Na+ Ca"1" Mg+
0,802 38,3 7,8 41,6 7,2 0,8 4,5 4,9 1 5,8 : 1
0,666 35,2 9,1 22,2 30,1 3,4 3,8 1 1 : 1,4
0,614 25,5 3,8 63,7 — — 7,0 6,7 1 1 : 0
0,530 74,0 7,0 — — — 19,0 10,6 1 _
0,914 16,4 12,0 32,9 32,8 — 5,9 1,4 : 1 1 1 : 1
0,702 24,2 25,6 28,5 17,1 2,3 2,3 1,1 1,7 : 1
0,866 15,0 33,5 40,4 0,5 8,1 1 2,2 1 : 0
1,096 7,1 9,1 35,5 47,8 — 0,5 1 1,3 1 : 1,3
1,336 50,7 3,6 29,8 — 6,3 сл. 9,8 14 1 1 : 0
0,717 12,7 28,9 30,0 23,3 5,1 1 2,3 1 : 1,3
0,578 10,4 55,4 8,7 17,3 0,9 7,4 1 5,3 1 : 2
0,857 53,8 23,4 17,9 — 2,0 2,9 2,3 1 1 : 0
0,423 26,0 5,9 23,6 28,4 3,9 14,2 4,4 1 1 : 1,2
0,764 42,4 18,4 28,2 — 3,1 7,9 2,3 1 1 : 0
0,847 35,5 25,4 26,7 8,0 2,2 2,2 1,4 1 3,3: 1 1 : 1
0,628 51,2 21,3 6,9 6,9 1,4 12,0 2,4 1
0,789 38,0 41,8 12,7 — 3,3 4,2 1 1,1 1 : 0
2— там же (III горизонт, 3 пробы); 3 — жила Секущая, кварц (1 проба); 4 — жил-ч горизонт); 7 — там же (IV горизонт); 8 — участок Евграфовский, кварц-карбонатная золотоносная); 10 — измененные сланцы из экзоконтакта жилы Ново-Евграфовской-3; Федоровский, зона березитизацин и окварцевания алевролитов; 13 —участок Южный, пробы); 15 — кварц-полевошпатовая жила с халькопиритом и молибденитом (2 пробы), 17 — пегматитовая жила.
Рис. 2. Изменение состава водных вытяжек из околорудноизмененных пород (А) и руд (Б): 1—березиты из надрудной части слепой жилы; 2 — околорудноизмсненные породы около жилы Ново-Евграфовской-3 (существенно пирит-арсенопнритовая минерализация); 3 — околорудноизмсненные породы около жилы Ново-Евдокиевской (полисульфидная минерализация); 4 — безрудная кварцевая жила; 5 — жила Ново-Евгра-фовская; 6 — жила Ново-Евдокиевская; 7 — кварц-карбонатная жила
породах было отобрано три пробы: из зоны березитизацин над слепой кварцевой жилой (интенсивная докварцевая пирит-арсенопиритовая минерализация) (проба № 12, табл. 1); околорудноизмененные породы из экзоконтакта жилы Ново-Евграфовской-3 (в основном пирит-арсенопиритовая минерализация с золотом, небольшой примесыо полисульфидов и довольно значительной поздней карбонатизацией) (проба № 10, табл. 1); из экзоконтакта с жилой Ново-Евдокиевской (сугцест-
вен но зол ото-пол иметалл ичес кая минерализация) (проба № 11). С определенной долей условности можно считать, что пробы отобраны из разведанной на настоящее время вертикальной колонки околорудноиз-меиенных пород, где проба № 12 соответствует верхней (надрудной) части, проба № 10 — средней, а проба № 11 — нижней.
Растворы из околорудноизмененных пород сернисто-гидрокарбо-иатпые с небольшим содержанием хлора и фтора. При этом наблюдаются следующие особенности: содержание хлора и гидрокарбонат-нона увеличивается от верхней части метасоматической колонки к нижней (рис. 2). Содержание фтора и сернистость растворов в этом же направлении уменьшаются. Среди катионов преобладают натрий, калий, кальций, магний; значительно реже встречаются МН4+ и Ее+3. Соотношение Ыа:К изменяется от 2.3:1 в верхней части разреза до 1:5.3 — в нижней. В этом же направлении увеличивается содержание в растворах 504~2.
Для изучения состава газово-жидких включений в рудных телах было отобрано 15 проб (табл. 1): из безрудного кварца (проба № 9); рудный кварц из жилы Ново-Евграфовской с существенно пирит-арсеио-ниритовой минерализацией с золотом, небольшой примесью полисульфидов и довольно сильно карбонатизированного (пробы № 1 и № 2); рудный кварц из жилы Ново-Евдокиевской с минерализацией золото-полиметаллической стадии (пробы №№ 4—7); из кварц-карбонатной жилы с сульфоантимонитами свинца (проба № 8); и, наконец, взято по одной пробе из жилы Секущей (галеиит-сфалеритовая минерализация) (проба № 4) и из жилы с богатой антимопитовой минерализацией (проба № 13).
Из результатов анализов водных вытяжек вышеперечисленных проб следует, что содержание хлора и натрия в растворах уменьшается от ранних стадий к поздним, а сернистость и содержание калия, наоборот, увеличивается к концу рудного процесса, при этом сернистость раствора достигает максимума в период отложения золотополи-металлпческой стадии (рис. 2). Содержание НСОз" также увеличивается, а НН^ — уменьшается от первых стадий к концу рудного процесса.
Интересно отметить, что в рудных жилах Евграфовского участка и в жиле Ново-Евдокиевской наблюдается увеличение с глубиной роли калия в растворах (рис. 3). Имеется тенденция и к увеличению серни-стости растворов в этом же направлении.
В водной вытяжке из жилы с богатой антимопитовой минерализацией обнаружен хлорндио-фторидио-еернистый состав с высоким содержанием кальция, магния и натрия (табл. 1).
12
3 1 М \ 5-1 6 1 8:» (0 1
Рис. 3. Зависимость отношения Ха: К от глубины жил в водных вытяжках из кварца Евграфовского (1) и Больше-Федоровского (2) участков
Анализ водных вытяжек из дорудных кварц-полевошпатовых и пегматитовых жил (пробы №№ 14—17) показывает, что растворы в них хлоридно-гидрокарбонатные с небольшим содержанием фтора и сульфат-иона. Последний появляется в жилах с незначительной сульфидной минерализацией, представленной халькопиритом и молибденитом. Среди катионов в целом наблюдается соотношение Ыа+>К+>Са+-> (табл. 1).
С целью определения температуры рудообразования использовался комплекс методов геотермометрии: гомогенизация и декрепитация га-зово-жидкнх включений, а также исследование минералов-геотермо-метров. Для выяснения наиболее общих закономерностей, касающихся температуры рудоотложения на месторождении, в качестве основного выбран метод декрепитации как наиболее экспрессный, дающий статистические результаты. Работа производилась автором на установке с пьезодатчиком и автоматической записью температуры и интенсивности растрескивания. Исследованию подвергался жильный кварц (фракция +0,1—0,25 мм) в интервале температур 20—550°С. С целью устранения случайных импульсов и помех анализировалось не менее трех навесок из одной пробы. Полученный материал изображен в виде
80
60
I 40
20-
кол
¿О
ими.
ш
д
21 проба
1
Ю-
П ГЬ.......пп.п б-р'°6. ■
ш
40-
20-
проб
\ш
60-_
40
IV
20
(00
200
300
¡7 проб
т
500°С
Рис. 4. Декрептограммы кварца из жил Ев-графовского участка (I), Секущей (II), Больше-Федоровского участка (III), Антимонито-вой (IV)
сводных декрептограмм (рис. 4), на которые наносились импульсы, подтвердившиеся не менее чем в двух анализах.
Для всех полученных таким образом декрептограмм характерна контрастная многовершинпость, отражающая наложение минеральных ассоциаций в несколько стадий (рис. 4). На декрептограмме кварца из жил Евграфовского участка, сложенных в основном кварцем двух генераций и ранними сульфидами, максимальный пик отвечает температуре декрепнтации 380—400° С, для кварца из жил Больше-Федоровского участка с минерализацией в основном золото-полиметаллической стадии характерен максимум в 200—220° С, кварц с богатой антп-монитовой минерализацией дает максимумы декрепитации при 60—80° С и при 240—260° С. Для кварца из жилы Секущей с минерализацией ранних сульфидов и непромышленным содержанием золота характерно отсутствие импульсов декрепитации в интервале 140—300° С.
Интерпретация результатов термометрии позволяет выделить следующие интервалы интенсивной декрепитации газово-жидких включений в жильном кварце: интервал 60—180° С соответствует отложению минеральных агрегатов карбонатной стадии; 200—320° С — отложению золото-полиметаллической стадии и 320—420° С соответствуют образованию основной массы кварца и ранних сульфидов. Более высокотемпературные пики (выше 440°С), отмеченные на декрептограммах, вероятно, отвечают взрывам мельчайших глубоко расположенных газово-жидких включений, перегрев которых, как отмечает В. Б. Наумов (1968), достигает до 170° С и более. В свою очередь, выделенные интервалы имеют rio два максимума с четкими ослаблениями интенсивности между ними, что, вероятно, соответствует отложению различных минералов (кварц и карбонаты в карбонатной стадии) или их генераций (две генерации кварца в кварцевой стадии) с внутристадийными перерывами, вызванными локальными внутристадийными тектоническими подвижками.
Непосредственное изучение газово-жидких включений под микроскопом показало, что в подавляющем большинстве включения слишком малы для определения температуры минералообразования методом гомогенизации (диаметр порядка первых тысячных долей миллиметра). В случае более крупных размеров включений в большинстве их удается различить три фазы: газ — углекислота — водный раствор. Гомогенизация включений происходит при температурах, вполне сопоставимых с их декрепитацией. Так, исследования температур гомогенизации газо-во-жидких включений в кварцевых жилах Любавинского месторождения позволили Ю. В. Ляхову и А. В. Пизнюру (1970) определить температуру образования ранних сульфидов в 270—240° С при давлении порядка 800—1000 атм; с золото-полиметаллической стадии в 260—■ 205° С при давлении 560—750 атм. и карбонатной стадии от 220—200° С до 80—50° С при давлении, равном 200- 400 атм. Эти данные вполне сопоставимы с температурами, полученными нами методом декрепитации.
О применимости методов гомогенизации и особенно декрепитации для определения температур минералообразования существуют разноречивые мнения. Ряд экспериментов по сопоставимости результатов методов гомогенизации и декрепитации как между собой, так и с реальной температурой образования искусственных минералов, проведенных советскими и зарубежными исследователями, дает различные результаты от полного совпадения температур (Takenouchi, 1962) до завышения температуры декрепитации относительно гомогенизации в 70—80° С (Kashiwagi и др., 1955) и даже для некоторых включений в 170° С и более (Наумов, 1968). Исходя из этого, мы не имеем права
отождествлять полученные нами результаты с температурами образования различных минеральных ассоциаций, но применение этих методов в комплексе помогает более четко определить последовательность в отложении минералов и позволяет приближенно оцепить температурные интервалы рудообразования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бородаевский Н. И. Лиственитизация «ак генетический комплекс -идротермальных изменений. В кн.: «Генетические проблемы руд». Госгеолтех-издат, 1960.
2. Жариков В. А., Омельяненко Б. И. Некоторые -проблемы изменений вмещающих пород в связи с металлогеническими исследованиями. В кн.: «Изучение закономерностей размещения минерализации при металлогенических исследованиях». «Недра», 1965.
3. Коробейников А. Ф., Назаров А. Д. О современном минера-пообразовании из глубинных минерализованных вод Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции. Изв. ТПИ, т. 237, 1972.
4. Курек Н. И., 'Куре« А. И. Серицитсо,держащие «породы. В кн.; «Измененные околорудные породы и их поисковое значение». Госгеолтехиздат,
1954.
5. Ляхов Ю. В., Пизнюр А. В. Физико-химические закономерности процесса рудообразования на золото-молибденовых месторождениях Восточного Забайкалья. Сб. «Вопросы геологии месторождений золота». Томск, изд. ТГУ, 1970.
6. Маоуренков Ю. П. и да. Геохимия остаточных метасоматических растворов по результатам изучения воднорастворимого комплекса. Сб. «Поровые растворы и методы их изучения». Минск, «Наука и техника», 1968.
7. M язь Н. И. и др. О методике проведения и обработки результатов водных вытяжек. В сб.: «Минералогическая термометрия и барометрия». T. II. «Наука», 1968.
8. H а у м о в В. Б. К вопросу об определении температур минералообразо-зания методом декрепитации. Сб. «Минералогическая термометрия и баромет-рия. Т. И, «Наука», 1968.
9. Онтоев Д. О. О соотношении различных типов гипогенной зональности в некоторых редкометальных месторождениях Восточного Забайкалья. В кн.: «Конференция. Проблемы постмагматического рудообразования». T. I, Прага, Изд. Чехословацкой АН, 1963.
10. Резников А. А. и др. Методы анализа природных вод. Госгеолтех-издат, 1960.
11. С ми р он ов В. И. Типы типогенной зональности гидротермальных рудных тел. Сб. «Генетические проблемы руд». Госгеолтехиздат, 1960.
12. Сушевская Т. М. Сравнительная характеристика химического состава оловоносных гидротермальных растворов. «Наука», 1971.
13. Тимофеев ский Д. А. Геология и минералогия Дарасунского золоторудного региона. «Недра», 1972.
14. Хит а ров Д. Н. Некоторые методические вопросы определения химического состава газовонжадких включений в минералах с ломощью водных вытяжек. В сб.: «Минералогическая термометрия и барометрия». T. II, «Наука», 1968.
15. К a s h i w a g i T., N i s h i о Sh., I m a i H. On the formation temperatures of minerals by thermal mikroscope and decrepitationen Method. I. Soc. Japan. Mine. Geol.,
1955, 5, № 17.
16. Takenouchi Sukune. 2. Poliphase inclusions in the quartz from the Taushu Mine. Nagasaki Prefekture. I. Soc. Jap. Mine Geol. 1962.
