(научный руководитель В. В. Зайков)

 

Ишкининское кобальт-медно-колчеданное месторождение расположено в южной части Главного Уральского разлома в 20 км западнее г. Гай (Оренбургская обл.). Рудоносная зона приурочена к кровле серпентинитовой пластины, слагающей антиформу в деформированной аккреционной призме Западно-Магнитогорской палеоостровной дуги. Надрудная толща представлена нижне-, среднедевонской олистостромой (D₁–D₂). Подрудная толща, вскрытая в северо-западной части рудного поля, сложена базальтами, кремнистыми сланцами и известняками силура [7].

Рудоносная система включает тальк-карбонатные метасоматиты и халькопирит-пирит-пирротиновые гидротермально-метасоматические руды. Для исследований были отобраны пробы кальцита из жилок, секущих подрудные серпентиниты и тальк-карбонатные метасоматиты, а также кальцит из шлировых гнезд в колчеданных рудах. В подрудных отложениях опробованы линзы силурийских известняков мощностью 3–5 м, содержащих бентосную фауну. В перекрывающей олистостромовой пластине взяты пробы кальцита из блоков офикальцитовых брекчий, которые слагают линзовидные тела размером до 2 м и содержат серпентинитовые и карбонатные обломки, цементирующиеся кальцитовым матриксом. Всего было отобрано и проанализировано 18 представительных проб кальцита из различных фаций.

В известняке исследовался кальцит из основной массы и секущих жилок. Кальцит, слагающий основную массу, имеет криптозернистую структуру, однородную текстуру, белый и желтовато-серый цвета. Жилки мощностью до 6 мм сложены молочно-белым кальцитом с индивидами удлиненно-призматического габитуса размером до 1–2 мм.

Жилки в серпентинитах представлены двумя генерациями. Жилки первой генерации сложены кальцитом темно-серого цвета и бруситом, в них имеются многочисленные обломки серпентинитов. Жилки поздней генерации выполнены молочно-белым кальцитом. Мощность жилок 2–3 см, кристаллы удлиненно-ромбоэдрического габитуса, размером до 5–7 мм. В жилках присутствуют обломки зерен хромшпинелидов.

Цемент офикальцитовых брекчий, отобранный для изотопного анализа, представлен молочно-белым и прозрачным кальцитом, который заполняет трещины, секущие более ранний карбонатный цемент и серпентиниты, а также окаймляет некоторые обломки. Кальцит представлен микрозернистыми индивидами размером от 0.01 до 0.5 мм.

Кальцит из жилок тальк-карбонатных пород представлен белыми, желтоватыми и серыми криптозернистыми агрегатами с размером индивидов до 0.05 мм. Шлиры в массивных халькопирит-пирит-пирротиновых рудах представлены светло-серым и прозрачным кальцитом с размером индивидов от 0.1 до 1 мм.

Изотопный анализ проб проводился на аппаратуре Delta plus Advantage (Thermo Finnigan), аналитик С. А. Садыков. Методика анализа заключалась в разложении карбоната при высоких температурах до СО₂, с последующим определением на масс-спектрометре отношения ¹³С/¹²С относительно стандарта PDB и ¹⁸О/¹⁶О относительно стандарта SMOW. По каждой пробе сделано три параллельных анализа, результат усреднялся. Обобщенные результаты представлены в таблице.

Значения отношений δ¹³С/¹²С и δ¹⁸О/¹⁶О вынесены на диаграмму (рис. 1). Проанализированные значения разбиваются на две обособленные области.

По литературным данным [2–6] была построена диаграмма для более широкого диапазона значений, на которую вынесены также и результаты проведенных исследований (рис. 2). Анализ диаграммы позволяет предположить несколько источников углекислоты для образования изученных карбонатов.

Таблица

Вариации изотопного состава углерода и кислорода кальцита различных карбонатных фаций Ишкининского (ИМ) и Дергамышского (ДМ)
месторождений

Примечание: 774-4В – кальцит из основной массы известняка олистостромы, ИМ; 774-4Ж – кальцитовые жилки в известняке олистостромы, ИМ; 784-1 – кальцит известняка сакмарской свиты, ИМ; 784-2 – кальцит известняка с фауной из сакмарской свиты, ИМ; 782-4 – кальцит из жилки в серпентините, ИМ; 785-5 – кальцит из жилки в серпентините с обломками хромшпинелидов, ИМ; И7-3 – кальцит из карбонатных жил тальк-карбонатных пород, ИМ; К7-1 – кальцит из жил карбонатизированных серпентинитов, ИМ; Б3-1-2 – белый кальцит из цемента офикальцитовых брекчий, ДМ; ДБ11-2-1 – белый “кокардовый” кальцит из офикальцитовых брекчий, ДМ; ДБ11-2-2 – розовый кальцит из цемента офикальцитовых брекчий, ДМ; ДИ12-1 – желтоватый кальцит из цемента офикальцитовых брекчий, ИМ; ДИ12-5-1 – белый кальцит из жилки в офикальцитовых брекчиях, ИМ; ДИ12-5-2 – розовый кальцит из цемента офикальцитовых брекчий, ИМ; 598-1 – кальцит из шлиров в халькопирит-пирит-пирротиновых рудах, ИМ.

 

В первое поле попал кальцит из массивных халькопирит-пирит-пирротиновых руд, из карбонатных жил в апосерпентинитовых тальк-карбонатных метасоматитах и жилок в цементе серпентинит-карбонатных брекчий. Значения δ¹³С/¹²С колеблются в интервале от -6 до -11 ‰, а δ¹⁸О/¹⁶О – в интервале от 8 до 14 ‰. Поле соответствует карбонатам гидротермального происхождения и, частично, метасоматическим карбонатам, что отражает гидротермально-метасоматическую природу апосерпентинитовых тальк-карбонатных пород.

Во второе поле попадает кальцит из линз силурийских и девонских органогенных известняков. Поле характеризуется δ¹³С/¹²С в интервале от -9 до -13 ‰ и δ¹⁸О/¹⁶О в интервале от 19 до 25 ‰ и соответствует типичным биогенным известнякам.

Близкие соотношения δ¹³С/¹²С и δ¹⁸О/¹⁶О в кальците из жил в тальк-карбонатных метасоматитах и колчеданных рудах показали их общее происхождение и подтвердили гидротермальный генезис, который ранее был доказан термобарогеохимическими данными [9]; определения физико-химических параметров образования кальцита методами криометрии и гомогенизации показали хлоридный состав растворов и температуру гомогенизации 130–160 °С.

Соотношения δ¹³С/¹²С–δ¹⁸О/¹⁶О кальцита из жил карбонатного цемента офикальцитовых брекчий также соответствуют гидротермальному источнику вещества. Такая ситуация была возможной при продолжении деятельности отдельных гидротермальных очагов после

рудоотложения. Способ формирования офикальцитовых брекчий подобен образованию кальцитовых труб на современных гидротермальных полях вулкана Пийпа в тылу Алеутской островной дуги [1]. При образовании олистостромовых брекчий на островодужном склоне глубоководного желоба в аккреционной призме, происходило разрушение гидротермальных построек и вовлечение их в обломочную толщу.

Соотношения δ¹³С/¹²С и δ¹⁸О/¹⁶О кальцита силурийских известняков Ишкининского рудного поля соответствует полю биогенных известняков, что подтверждается находками бентосной фауны. Для некоторых жилок, секущих известняки и серпентиниты, вероятен метеорный источник вещества, характеризующийся пониженными содержаниями тяжелого изотопа ¹³С и повышенными ¹⁸О. Их происхождение, видимо, связано с инфильтрационными процессами при переотложении карбонатов близповерхностными метеорными водами.

Для сравнения в таблице анализов и на диаграммах показаны значения соотношений изотопов для кальцита из цемента офикальцитовых брекчий Дергамышского кобальт-медно-колчеданного месторождения, формировавшегося в аналогичной геодинамической обстановке и имеющего схожее строение. Как видно на рис. 1, значения соотношений изотопов углерода и кислорода кальцита из цемента офикальцитовых брекчий Ишкининского и Дергамышского месторождений имеют близкие параметры, что говорит об их генетическом родстве.

Таким образом, образование метасоматитов, руд и офикальцитовых брекчий Ишкининского месторождения связано с единой гидротермальной системой.

Исследования выполнены при финансовой поддержке Федерального агентства по образованию РФ (грант № 40/21-176), Программы Минобрнауки (проект 01.1204.ф), Президиума РАН (приоритетное направление №14 “Мировой океан: геология, геодинамика, физика, биология”), интеграционного проекта совместных исследований Уральского и Сибирского отделений РАН.

 

Литература