, ,

Термобарохимические условия формированияФлюидный режим формирования продуктивных золото-кварцевый жил и непродуктивных кварцевых жил месторождения Чертово Корыто (Ленский золоторудный район).

, ,

ИГХ СОН РАН, г. Иркутск

Месторождение Чертово Корыто приурочено к Кевактинскому рудному узлу, расположенному в пределах Ленской золотоносной провинции. Особенности строения исследуемой территории определяются приуроченностью к зоне сочленения Сибирской платформы и Байкальской горной области. Вмещающими рудную минерализацию являются рассланцованные метапесчаники и темно-серые до черных углеродисто-слюдисто-кварцевые сланцы михайловской свиты Кевактинского горизонта. В непосредственной близости от месторождения с востока и запада отложения осадочных пород прорываются интрузивами Кевактинского и Амандракского гранитных комплексов.

Аннотация

Целью данной работы является получение дополнительной информации о физико-химических особенностях флюидных включений, позволяющей уточнить термобарохимические параметры процессов, способствовавших формированию рудных интервалов тел месторождения Чертово Корыто. Для этого были поставлены и решены задачи, касающиеся выделенияисследованы включения в разныех типахов кварца, проведено изучение ихизучения химического состава флюидных включений в них методами рамановской спектроскопии, проведения проведены криотермометрических криотермометрические исследований исследования и сопоставление полученных характеристик данных с известными, с целью выявления термобарогеохимических критериев различия рудного и пострудногозднего наложенного кварца. В пределах рудной зоны месторождения отчетливо выделяются две группы кварцевых образований: (1) Золотоносные кварц-сульфидные прожилки, сложенные светло-серым льдистым кварцем с гнездообразными выделениями сульфидов.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

(2) Пострудные кварцевые жилы и прожилки, сложенные массивным, молочно-белым, участками серым кварцем. Развитие секущих поздних жил и прожилков носит наложенный характер и связано с заключительным этапом формирования месторождения Чертово Корыто.

В кварце рудных прожилков установлены флюидные включения, различные по размеру, форме и составу. Основная форма первичных включений – овальная. Наиболее распространенными являются включения размером около 25 мкм. Первичные включения обычно являются двухфазными (Ж+Г) с различным соотношением жидкости и газа: от преобладания жидкой фазы, до практически полного заполнения выкуоли газовым пузырьком, наиболее распространены с крупным пузырьком, занимающим около 70 % объема включения в целом, в подчиненном количестве развиваются однофазные включения, существенно газовые.

Первичные флюидные включения в пострудных кварцевых прожилках характеризуются большим размером, достигая 45 мкм. В пострудных кварцевых жилах, как и в рудных прожилках, первичные включения имеют правильную овальную форму, вторичные включения – угловатые с ответвлениями и вытянутыми остроконечными апофизами. Состав включений, как и для включений в рудных прожилках, преимущественно двухфазный (Ж+Г) с преобладанием газовой составляющей до 90 % от общего объема включения, реже однофазный – газовый.

В результате проведенных исследований получены следующие результаты:

1. Рудообразующие Золотоносные кварц-сульфидные прожилки были сформированы под влияниемиз флюида, характеризующегося температурой порядка 380-440 °С, и соленостью раствора 4 мас.% NaCl-экв. [Киргинцев, 1972] при активным активном участиием углекислоты [Горячев, 1992]. На раннем этапе золото переносилось углекислотным флюидом, образованным в результате декарбонизации углерода при деструкции органического вещества вмещающих черносланцевых отложений с их последующей локализацией на геохимических барьерах.

2. Пострудные кварцевые жилы были сформированы за счет флюида с температурой, не превышающей 160 °С, и соленостью раствора не выше 2,0 мас.% NaCl-экв., [Киргинцев, 1972] при значительном снижении доли углекислоты в газовой составляющей и увеличением доли N2 и CH4.

3. Исследование газовой составляющей флюида кварца первого типа с высокими содержаниями золота методом рамановской спектроскопии показало, что она состоит преимущественным образом из CO2 с подчиненным количеством CH4 и N2 (рис. 4). Выявлена закономерная связь преобладания углекислоты (до 100 мол.%) в образцах с высоким содержанием золота в пробе: по мере снижения доли CO2, снижаются концентрации золота, в то время, как заметно увеличивается доля CH4 и N2 в газовой составляющей флюидных включений. В газовой фазе флюидных включений в позднем кварце второго типа доля CO2 не превышает Ѕ, в некоторых пробах углекислота не установлена совсем. Содержание N2 не превышает 30 мол %, в то время как содержание CH4 в большинстве проб заметно возрастает (вплоть до 100 мол. %).

34. Преобладающая роль CO2, CH4 и N2 в составе включений является отражением приуроченности кварцевых прожилков к черным сланцам со значительным содержанием органического вещества.

Литература

, , Растворимость неорганических веществ в воде. Справочник. Л., Химия, 1972, 244 с.

2. Жильный кварц золоторудных месторождений Яно-Колымского пояса. Магадан, 1992, 135с.

Введение

Понимание условий формирования золоторудных месторождений имеет важный прикладной характер. Одним из путей получения информации о составе и физико-химических параметрах рудоформирующего флюида является изучение флюидных включений в кварце рудных жил. В настоящее время существует ряд комплексных исследований месторождения Чертово Корыто, охватывающих как петрографические и минералогические его характеристики (Юдовская, Тарасова), так и изучение флюидных включений (Юдовская, Вагина). В опубликованных ранее работах приводятся термобарометрические параметры рудного кварца и химический состав флюидных включений по данным газовой хроматорафии и ICP-MS.

Целью данной работы является получение дополнительной информации о физико-химических особенностях флюидных включений, позволяющей уточнить термобарохимические параметры процессов, способствовавших формированию рудных тел месторождения Чертово Корыто. Для этого были исследованы включения в разных типах кварца, проведено их изучение методами рамановской спектроскопии, и криотермометрические исследования. Целью данной работы является получение дополнительной информации о физико-химических особенностях включений, позволяющей уточнить термобарохимические параметры процессов, способствовавших формированию рудных интервалов месторождения Чертово Корыто. Для этого были поставлены и решены задачи, касающиеся выделения разных типов кварца, изучения химического состава флюидных включений в них методами рамановской спектроскопии, проведения криотермометрических исследований и сопоставление полученных характеристик с целью выявления термобарогеохимических критериев руд и позднего наложенного кварца.

Краткая геолого-минералогическая характеристик месторождения

Месторождение Чертово Корыто приурочено к Кевактинскому рудному узлу, расположенному в пределах Ленской золотоносной провинции. Особенности строения исследуемой территории определяются приуроченностью к зоне сочленения Сибирской платформы и Байкальской горной области (ссылка). Вмещающими рудную минерализациюую являются однородные, рассланцованные метапесчаники и темно-серые до черных углеродисто-слюдисто-кварцевые сланцы михайловской свиты Кевактинского горизонта. Отложения михайловской свиты характеризуются специализацией на Au, Ag, U, Th, а также Zn, Pb, Co, Ni, а также высокими концентрациями Al2O3, K2O и Сорг (Будяк и др., 2016; Tarasova et al., 2016). В непосредственной близости от месторождения с востока и запада отложения осадочных пород прорываются интрузивами Кевактинскогоим и Амандракскогоим гранитныхми комплексовами (рисунок 1).

Рисунок 1. Геологическое строение месторождения Чертово Корыто (по данным Отчета).

Ранее авторами нами были выделены 5 минеральных ассоциаций, имеющих наложенный характер, образованных в разное время (Tarasova et al., 2016). Формирование нНаиболее ранняя ранней кварц-серицитовой ассоциацияассоциации, представлена кварц-серицитом и сопровождается сопровождалось выносом флюидомобильных литофильных и – в различной степени - редкоземельных элементов. Она сменяется пирротиновой ассоциацией по которойПо более поздним рассеянным и линзовидным выделениям пирротина развивается золото-арсенопиритоваягидротермальная ассоциация золота с арсенопиритом. Рудный этап завершается образованием поздней халькофильной минерализации, с последующим развитием мощных пострудных кварцевых жил. Перечисленные рудные минеральные ассоциации, занимают единое пространство, но разобщены во времени. Более поздние накладываются на сформированные ранее ассоциации, сопровождаясь процессами перераспределения и транспортировки рудного компонента

Методы исследования флюидных включений

На начальном этапе произведен отобораны представительные образцовобразцы, составляющих представительную выборку, способную охарактеризующиеовать  различные типы кварца месторождения, из которых сделаны двусторонне полированные пластинки стандартного образца.. Основным требованием к двусторонне пластинкамполированным прозрачным пластинкам кварца было наличие флюидных включений размером от 15 мкм, подходящих для дальнейших исследований криотермометрическими, термобарометрическими методами и методами раман-спектроскопии. Под микроскопом были выделены флюидные включения размером от 15 мкм. Из исследования были исключены вторичные включения, включения, подвергшиеся воздействию наложенных процессов, и включения, являющиеся результатом «расшнуровки» более крупного включения. Для определения температур общей гомогенизации, температур эвтектики и плавления льда растворов, а также температур частичной гомогенизации и плавления сжиженных газов использовалась микротермокамера THMSG-600 («Linkam»), позволяющая измерять температуры фазовых переходов в интервале температур от –196 до +600 °С. Управляющее программное обеспечение LinkSys V-2.39. Точность измерений ±0.1 °С, в интервале температур от –20 до +80 °С и ±1 °С за пределами этого интервала. Соленость минералообразующих растворов определена путем расчётов в по программе Flincor для трехкомпонентной системы NaCl-H2O-CO2. Состав водной фазы включений определялся на основании температуры эвтектики, характеризующей водно-солевую систему [Борисенко, 1977], Киргинцев?. Состав газовой фазы флюидных включений определен на КР-спектрометре Ramanor U-1000 фирмы Jobin Yvon с помощью аргонового лазера мощностью 2 Вт.

Типы кварца и флюидные включения в них

В пределах рудной зоны месторождения отчетливо выделяются две группы кварцевых образований:для изучения включений было отобрано две группы кварца:

(1)- кварц изЗ золотоносныех кварц-сульфидныех прожилкиов, содержащих все последовательно образованные минеральные ассоциации сульфидов и золота. сложенные сСветло-серымй льдистымй кварцем с из рудных прожилков характеризуется гнездообразными выделениями сульфидов с широким развитием гидроксидов железа по ним, что придает характерный рыжий оттенок кварцу на контактах прожилков. Петрографическим изучением данных прожилков выявлено замещение кварц-полевошпатовой составляющей прожилков и обломков карбонатным веществом, В прожилках отмечаются альбит, анкерит, сидерит и хлорит; постоянно присутствуют оксиды редкоземельных минералов.

- (2) кварц пострудных Пострудные кварцевые жилы и прожилки, сложенные массивнымй, характеризуется молочно-белым цветом, участками серым кварцемй. Развитие секущих поздних жил и прожилков носит наложенный характер и связано с заключительным этапом формирования месторождения Чертово Корыто.

Флюидные включения в рудных кварцевых прожилках первого типа

В кварце рудных прожилков установлены флюидные включения, различные по размеру, форме и составу. Включения равномерно рассеяны по кварцу прожилков (рис. 2 а), но отмечаются скопления вторичных включений преимущественного газового состава, приуроченные к залеченным трещинам в кварце или зонам дробления (рис. 2 б). Основная форма первичных включений – овальная (рис. 2 в). Наиболее распространенными являются включения размером около 25 мкм. Размеры вторичных включений значительно больше и достигают 60 мкм, форма неправильная, с вытянутыми заостренными окончаниями (рис. 2 г). Первичные включения обычно являются двухфазными (Ж+Г) с различным соотношением жидкости и газа: от преобладания жидкой фазы (рис. 2 д), до практические полного заполнения выкуоли включения газом (рис. 2 е), в подчиненном количестве развиваются однофазные включения, существенно газовые.

Рисунок 2. Флюидные включения в кварце рудных прожилков: а – равномерное распределение включений в кварце; б – вторичные преимущественно газовые включения, приуроченные к трещине; в – овальное 2-х фазное включение; г – изометричные вторичные включения; д – двухфазное включение с маленьким газовым пузырьком; е – существенно газовые включения.

Флюидные включения в поздних кварцевых жилах второго типа

Кварц в этих прожилках отличается значительной флюидонасыщенностью. Флюидные включения развиваются, как равномерно в кварце (рис. 3а), так и по трещинам, образуя цепочки и ленточные скопления (рис. 3б). Размер включений в позднем кварце превышает размер включения в кварце рудных прожилков, достигая 45 мкм. В пострудных кварцевых жилах, как и в рудных прожилках, первичные включения имеют правильную овальную форму (рис. 3в), вторичные включения – угловатые с ответвлениями и вытянутыми остроконечными апофизами (рис. 3г). Состав включений, как и для включений в рудных прожилках, преимущественно двухфазный (Ж+Г) (рис. 3д), реже однофазный – газовый (рис. 3е).

Рисунок 3. Флюидные включения в кварце поздних секущих прожилков: а – равномерное распределение включений в кварце; б – поздние существенно газовые включения, приуроченные к трещине; в – овальное 2-х фазное включение; г – изометричные вторичные включения; д – двухфазное включение (Ж+Г); е – преимущественно газовое включение.

Результаты исследования флюидных включений

Температура гомогенизации. Полученные данные поРезультаты гомогенизации флюидных включений показали, что первичные двухфазные включения образцов кварца первого типа с высоким содержанием золота гомогенизировались в жидкую фазу при температурах 380-447 °С, существенно газовые гомогенизируются в газ при температурах – 400-452 °С. Флюидные включения из поздних кварцевых жил второго типа, не содержащих золота, гомогенизировались в жидкость при значительно более низких температурах – 87-154 °С.

Состав и соленость водной фазы включений. Методами термобарометрии для первичных флюидных включений из рудного кварца установлены две группы температуры эвтектики 29.2-31.1 °С и 42.7-43.2 °С. Так первая близка к водно-солевой системе H2O-NaCl, вторая для водно-сульфатной (Киргинцев и др., 1972, Buker). Наличие сульфат-иона и – в единичных случаях – гидросульфат-иона HSO4-в жидкой фазе включений, что согласуется с данными раман-спектроскопии (ссылки на рисунки). На основании полученных данных о температурах плавления льда (средняя – -14.7-14.7 °С), плавления клатратов (3 °С) и замерзания углекислоты при расчетах в программе Flincor (Brown), получены следующие показатели солености системы – 2,07-4,2 мас.% NaCl-экв. В поздних кварцевых жилах температура эвтектики не превышает - 15 °С, а температура плавления льда изменяется от 3.3 °С до 5.6 °С, соответствуя солености 1,65 мас. % NaCl-экв. Полученные термобарометрические параметры как золотоносного золотносного флюида, так и пострудных кварцевых жил согласуются с результатами, ранее полученными и

Состав газовой составляющей флюидов. Полученные нами данные о газовой составляющей флюидов дополняют и уточняют работы и сследование газовой составляющей отдельных флюидов флюида из кварца образцов первого типа с высокими содержаниями золота методом рамановской спектроскопии показало, что газовая фаза флюидовона состоит преимущественным образом из CO2 с подчиненным количеством CH4 и N2 (рис. 4). Выявлена закономерная связь преобладания углекислоты (до 100 мол.%) в образцах с высоким содержанием золота в пробе: по мере снижения доли CO2, снижаются концентрации золота, в то время, как заметно увеличивается доля CH4 и N2 в газовой составляющей флюидных включений (таблица). В газовой фазе флюидных включений в позднемих кварцевых второго типа прожилках доля CO2 не превышает Ѕ, в некоторых пробах углекислота не установлена. Содержание N2 не превышает 3 мол. %, в то время как содержание CH4 в большинстве проб заметно возрастает (вплоть до 100 мол. %).

Рисунок 4. Состав газовой составляющей первичных флюидных включений (мол. %) месторождения Чертово Корыто.

Полученные нами данные о газовой составляющей флюидов дополняют и уточняют работы и

Обсуждение результатов

Полученные нами данные параметры о составе и свойствах флюида в разных типах кварца позволяют уточнить особенности формирования месторождения Чертово Корыто. Так полученные в ходе исследования установленысоответствуют температурныме характеристиками рудоформирующего процесса аналогичные полученным раннее Юдовской и Вагиной. В то же время применение Кроме того, изучение газовой составляющей флюидных включений методами рамановской спектроскопии позволило выявить весьма важную роль углекислоты в процессе отложения золотоносных кварцевых жил.

Полученные физико-химическими характеристики пострудного флюида при сопоставлении с аналогичными параметрами включений позволили провести четкое разделение процессов отложения рудного и пострудного кварца.

Выявленные различия в параметрах флюида рудных и пострудных жил кварца позволяет говорить о возможности использовать эти параметры для оценки жильного материала широко распространенного в районе. Так, например, рудные золотоносные кварцевые прожилки имеют существенно более высокую температуру, чем безрудные пострудные при близких концентрациях флюида и разном составе газовой фазы. Это позволяет были сформированы флюидом, характеризующимся температурами до 450 °С и соленостью раствора порядка 4 мас.% NaCl-экв., в то время как кварц пострудных прожилков характеризуется температурами флюида, не превышающими 160 °С, и соленостью раствора не выше 2,0 мас.% NaCl-экв. Основываясь на четком разделении физико-химических параметров флюида кварца рудных прожилков и пострудных секущих жил, можно предполагать, что их формирование происходило в результате различных процессов.

Заметное пПрисутствие в составе флюидовного включения азота и метана N2 и СH4 (рис. 5) на наш взгляд является признаком влияния обогащенной органикой раннепротерозойской толщи на формирования орудененияорганического происхождения, т. к., поскольку, как известно,  часть азота, обнаруженного в составе флюидных включений, является продуктом термического разложения осадочных органических веществ (Чешкова, Бурдельная, 2009). Косвенным свидетельством такового может служить присутствие дисперсного углеродистого вещества приуроченного к граням роста в кристаллах пирита месторождения Сухой Лог, сформированного в аналогичных условиях (Тарасова), которое осаждалось совместно с Au из C-O-H-N-S–содержащего флюида (Таусон, 2013).

Существует мнение, об аналогичных условиях формирования месторождения Чертово Корыто и Сухой Лог (Тарасова ). При изучении поверхности пирита месторождения Сухой Лог в кристаллах пирита установлено присутствие дисперсного углеродистого вещества, которое осаждалось совместно с Au из C-O-H-N-S–содержащего флюида (Таусон, 2013). Кроме того, в настоящее время, считается, что часть азота, обнаруженного в составе флюидных включений, является продуктом термического разложения осадочных органических веществ (Чешкова, Бурдельная, 2009). Таким образом, присутствие СН4, N и CO2 по все видимости является результатом эволюции осадков с высоким содержанием органического вещества.

Несмотря на то, что с соавторами (Вагина, 2012) получены схожие результаты P-T параметров рудообразующих флюидов, по их мнению, формирование месторождения Чертово Корыто укладывается в общие представления формирования месторождений мезотермального типа за счет эндогенного источника. Однако наши данные, учитывающие химический состав включений, в первую очередь особенности взаимоотношения содержаний золота и углекислотно-метаново-азотной смеси, могут говорит в пользу формирования месторождения Чертово Корыто за счет потенциала вмещающих терригенно-карбонатных толщ без привлечения глубинных источников. Полученные в ходе исследования результаты не противоречат модели метаморфогенно-метасоматического образования золоторудных объектов в черносланцевых толщах [Буряк, Хмелевская, 1997], согласно которой вмещающие породы, изначально имеющие сидеро-халькофильную специализацию, относительно фоновых значений (Будяк и др., 2016), могут быть самодостаточными в качестве источника золотого оруденения.

Выводы

В результате проведенного исследования установлено, что:

1. Рудообразующие кварц-сульфидные прожилки были сформированы под влиянием флюида, характеризующегося температурой порядка 380-440 °С, и соленостью раствора 4мас.% NaCl-экв. и активным участием углекислоты. На раннем этапе золото переносилось углекислотным флюидом, образованным в результате декарбонизации углерода при деструкции органического вещества вмещающих черносланцевых отложений с их последующей локализацией на геохимических барьерах.

2. Пострудные кварцевые жилы были сформированы за счет флюида с температурой, не превышающей 160 °С, и соленостью раствора не выше 2,0 мас.% NaCl-экв., при значительном снижении доли углекислоты в газовой составляющей и увеличением доли N2 и CH4.

3. Преобладающая роль CO2, CH4 и N2 в составе включений является отражением приуроченности кварцевых прожилков к черным сланцам со значительным содержанием органического вещества.

Литература

, , Растворимость неорганических веществ в воде. Справочник. Л., Химия, 1972, 244 с.