В. А. Симонов, И. В. Гаськов, С. В. Ковязин, А. С. Борисенко
Институт геологии ОИГГМ СО РАН, г. Новосибирск
simonov@uiggm.nsc.ru
 
Геохимические особенности кислых расплавов на
колчеданном месторождении Юбилейное (Рудный Алтай)
 
Генетическая связь колчеданных месторождений с кислыми магматическими системами обоснована многочисленными исследованиями. В частности, на территории Рудного Алтая формирование колчеданного оруденения тесно связано с девонским базальт-риолитовым вулканизмом [2]. Большинство работ в этом направлении основано на изучении “особенностей рудоносного вулканизма” с использованием анализов пород, которые, являясь конечным продуктом кристаллизации магм, не в полной мере отражают свойства первичного расплава. К тому же, породы в большинстве случаев значительно изменены, что затрудняет расшифровку свойств магматических расплавов. В связи с этим, большие перспективы для установления особенностей кислых расплавов имеет анализ расплавных включений в кварце пород из магматических комплексов в районах колчеданных месторождений. В то же время, в публикациях, посвященных этой проблеме [3, 4, 5, 7], отсутствует очень важная информация о содержании в расплавных включениях рудных компонентов.
С помощью расплавных включений были рассмотрены геохимические параметры кислых магм в районе колчеданно-полиметаллического месторождения Юбилейное в Рудном Алтае, формирование которого связано с субвулканическими комплексами преимущественно риолитового состава. В пределах участка месторождения установлены вулканогенные образования дорудного (живетского) возраста, рудоносные франские риолитовые порфиры и пострудные субвулканические порфировые тела фаменского возраста. Включения исследовались в кварце из дорудных (Ю-1/4), рудоносных (Ю-1069-350) и пострудных (Ю-1020-91) риолитовых порфиров (табл.) по методике [6, 10]. Составы расплавных включений установлены на рентгеновском микроанализаторе “Camebax-micro” (ОИГГМ СО РАН, г. Новосибирск). Содержания редких и редкоземельных элементов (РЗЭ), рудных и летучих компонентов во включениях определены на ионном микроанализаторе IMS–4f в Институте микроэлектроники РАН (г. Ярославль) по методу [8].
По химическому составу изученные гомогенизированные расплавные включения в кварце из порфиров месторождения Юбилейное соответствуют породам нормальной щелочности, несмотря на высокие суммы щелочей (до 9 мас. %). Минимальные значения щелочей
Таблица
Представительные анализы составов гомогенизированных расплавных включений в кварце
из порфиров месторождения Юбилейное
Компо-нент
1-4/1
1-4/3
1-4/5
1-4/6
1069/2
1069/4
1069/11
1069/12
1020/7
1020/8
1020/9
1020/12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
SiO2
70.63
75.29
75.68
77.28
77.49
75.50
77.16
77.68
73.81
71.88
74.50
73.06
TiO2
0.04
0.02
0.10
0.01
0.14
0.13
0.19
0.38
0.14
0.27
0.12
0.12
Al2O3
16.92
14.23
14.95
14.44
10.79
11.27
11.92
11.24
13.97
13.66
14.37
14.26
FeO
1.83
1.51
1.50
1.41
0.94
0.97
1.04
0.91
1.15
1.46
1.15
1.27
MnO
0.11
0.13
0.09
0.12
0.00
0.03
0.02
0.03
0.06
0.07
0.05
0.07
MgO
0.04
0.04
0.03
0.04
0.11
0.12
0.14
0.11
0.09
0.15
0.06
0.08
CaO
0.57
0.61
0.45
0.51
0.94
1.02
1.19
0.76
0.98
1.92
0.87
0.88
Na2O
2.08
2.08
2.63
2.49
2.09
3.11
2.28
2.02
4.98
5.19
3.66
5.16
К20
1.86
1.73
1.08
1.67
2.89
3.21
3.09
3.13
3.45
2.38
3.87
3.81
Сумма
94.09
95.63
96.50
97.96
95.38
95.35
97.02
96.25
98.63
96.98
98.64
98.71
Th
11.13
9.51
11.03
11.18
10.88
8.92
10.18
9.36
10.52
4.86
11.94
8.07
Ba
701.4
637.0
536.9
650.1
563.8
478.3
599.5
471.8
556.7
273.0
574.1
430.6
Sr
12.3
16.8
9.7
16.5
40.6
31.3
40.7
23.5
42.9
66.2
31.7
29.3
V
4.34
4.09
5.00
6.39
2.01
3.45
4.66
2.36
5.54
4.95
4.70
5.24
La
37.57
37.19
29.28
35.07
27.51
21.90
22.22
22.70
29.03
16.26
31.81
21.33
 
 
Окончание табл.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Ce
84.91
76.14
63.01
75.65
52.74
45.05
46.50
46.44
57.98
30.37
66.15
47.22
Nd
40.01
37.74
30.62
35.64
21.38
17.89
16.57
17.99
31.03
16.54
32.97
22.87
Sm
9.97
9.17
7.77
8.41
3.89
3.35
3.53
3.81
6.70
3.31
7.62
5.10
Eu
0.76
1.95
0.35
1.56
0.46
0.43
0.16
0.29
0.77
0.59
0.41
0.32
Gd
11.38
2.36
9.40
10.95
4.25
2.97
3.21
3.49
6.47
3.38
5.89
4.93
Dy
11.90
11.07
10.09
11.40
4.72
3.63
3.71
3.88
8.60
4.84
8.80
6.13
Er
9.53
8.21
7.90
7.94
3.29
2.50
3.25
3.37
5.69
3.19
6.22
4.70
Yb
10.26
8.62
8.57
8.03
3.47
3.23
3.97
3.88
6.29
3.44
6.81
4.85
Y
75.8
72.0
60.9
69.2
32.3
27.3
27.4
29.8
58.8
30.9
62.8
44.7
Zr
160.4
141.4
162.8
158.6
96.4
84.3
88.8
85.3
139.8
144.3
143.2
102.2
Nb
13.97
14.16
12.69
14.72
9.26
8.03
9.43
9.46
10.36
6.43
9.92
7.64
Cu
844
7118
1059
4067
264
167
246
361
45
44
97
25
Pb
8.97
9.63
7.28
10.52
10.21
8.12
6.96
4.87
14.97
13.66
15.01
9.96
H2O
0.65
0.73
0.45
0.60
4.30
3.74
2.31
3.20
1.84
1.24
1.56
0.94
F
0.05
0.05
0.02
0.09
0.06
0.04
0.08
0.08
0.04
0.03
0.03
0.03
Tгом
1230
1240
1245
1250
1095
1140
1175
1165
1150
1160
1170
1160
 
Примечание. 2–5 – дорудный порфир; 6–9 – рудоносный порфир; 10–13 – пострудный порфир. Тгом – температура гомогенизации включений (° С). Петрохимические компоненты, вода и фтор – мас. %, остальные элементы – г/т.
 
характерны для дорудных расплавов. По содержанию SiO2 расплавные включения из изученных образцов заметно различаются между собой. Для пострудных порфиров характерны риодацитовые-риолитовые расплавы с 70.5–74.5 мас. % SiO2. Рудоносные и дорудные расплавы содержат больше SiO2 (до 78.6 мас. %) и принадлежат к семейству низкощелочных риолитов (сумма щелочей, в основном, меньше 7 мас. %). По соотношению FeO/MgO–SiO2 точки составов расплавных включений в кварце располагаются в поле толеитовых серий. Устанавливается существенный разрыв данных по разным образцам. Минимальные значения железистости (FeO/MgO до 10) характерны для кислых рудоносных расплавов. В то же время, пострудные расплавы явно более железисты (FeO/MgO около 10–20). Максимум FeO (до 1.83 мас. %), при минимальных содержаниях MgO (до 0.03 мас. %), наблюдается в дорудных кислых магмах.
Кислые расплавы значительно обогащены калием (2.3–3.9 мас. %). Данные по рудоносному и пострудному расплавам близки между собой, но резко отличаются от дорудных магм с минимумом K2О (до 1.08 мас. %).
Резко повышены содержания натрия (4–5.4 мас. %) в пострудных расплавах по сравнению с дорудными и рудоносными.
Устанавливается четкое различие поведения титана в процессах фракционирования для пострудных и рудоносных кислых расплавов. Для первых характерны широкие вариации TiO2 и падение его содержания до 0.08 мас. % с ростом FeO/MgO. В случае рудоносных – точки анализов образуют компактное поле.
По характеру распределения РЗЭ гомогенизированные расплавные включения в кварце соответствуют самим риолитовым порфирам, резко отличаясь от кислых магм колчеданного месторождения Яман-Касы (Южный Урал), образовавшихся в условиях задугового бассейна [7], повышенными значениями практически всех элементов. В целом, спектры РЗЭ изученных включений хорошо согласуются с данными по риолитам Курило-Камчатской островной дуги, что подтверждает островодужные условия формирования месторождения Юбилейное. Необходимо отметить, что дорудные, рудоносные и пострудные кислые расплавы, обладая сходными формами спектров РЗЭ, различаются по общему содержанию элементов, минимальные значения которых характерны для рудоносных магм.
Анализ содержания воды в расплавных включениях показал, что наиболее “сухими” были дорудные расплавы (0.19–0.77 мас. % Н2О), обеднены водой пострудные магматические системы (0.94–1.84 мас. %), а рудоносные магмы обогащены Н2О (1.56–4.30 мас. %), т. е. в процессе эволюции кислых магматических систем накопление флюида происходило в рудоносных расплавах.
 
С помощью ионного зонда было установлено, что содержания свинца и цинка во включениях близки кларковым величинам в кислых породах. Количество меди в кислых расплавах дорудного (844–7118 г/т) и рудного (124–1393 г/т) этапов в десятки и сотни раз превышают кларковые значения. Судя по опубликованным материалам, высокие содержания меди в расплавных включениях кислого состава (до 810–1050 г/т) установлены только для Cu-порфировых месторождений [9], поэтому полученные данные были проверены другими методами. Включения были проанализированы на микроанализаторе “Camebax-micro” (рис. 1) и сканирующем микроскопе c рентгеноспектральной приставкой Link (рис. 2). Результаты исследований подтвердили высокие содержания меди в кислых расплавах месторождения Юбилейное и показали отсутствие серы во включениях, что свидетельствует о несульфидной форме нахождения металла.
Устанавливается сложная связь рудных элементов и флюидных компонентов во включениях. Наиболее “сухие” и с максимумом меди дорудные расплавы сменяются водонасыщенными магматическими системами рудного этапа с меньшими концетрациями рудного компонента. На пострудной стадии в расплавах падают содержания воды и опускаются до минимума значения меди.
Определены следующие температуры гомогенизации расплавных включений: для рудоносных порфиров – 1050–1180 ° С, для пострудных – 1050–1170 ° С, для дорудных – 1230–1250 ° С. В первых двух случаях температуры гомогенизации совпадают между собой и вполне отвечают реальным температурам кристаллизации, сравнимыми с данными по включениям в кварце эффузивов (порядка 1140–1165 ° С) предыдущих исследователей [1, 3, 4, 5]. Высокие температуры, установленные для дорудных порфиров (1230–1250 ° С), отмечались и ранее для включений в кварце [1], и объяснялись потерей летучих компонентов кислым расплавом вследствие его нагрева снизу поднимающейся базальтовой магмой. Учитывая минимальные содержания летучих в наиболее высокотемпературных кислых расплавах, вполне вероятно, что подобные процессы могли происходить и в данном случае.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты №№ 05-05-64341, 04-05-64399) и НШ-1573.2003.5 и интеграционного проекта совместных исследований Сибирского и Уральского отделений РАН.
 
Литература
  • Бабанский А. Д., Ашихмина Н. А., Коваленко В. И., Лятифова Е. Н., Кононкова Н. Н. Исходная магма пород Верхнечегемского кальдерного комплекса (Северный Кавказ) по данным изучения включений в минералах // Доклады РАН, 1995. Т. 344. № 2. С. 226–228.
  • Гаськов И. В., Дистанов Э. Г., Миронова Н. Ю., Чекалин В. М. Колчеданно-полиметаллические месторождения верхнего девона северо-западной части Рудного Алтая. Новосибирск, Наука, 1991. 121 с.
  • Карпухина В. С., Наумов В. Б., Баранов Э. Н., Кононкова Н. Н. Состав расплавов кислых вулканитов Верхнеуральского рудного района (Южный Урал) по данным изучения включений в кварце // Доклады РАН, 1998. Т. 358, № 1, С. 100–103.
  • Лапухов А. С., Симонов В. А., Ковязин С. В. Особенности формирования магматических комплексов Салаирского колчеданно-полиметаллического рудного поля (Западная Сибирь) // Геология и геофизика, 2001. Т. 42. № 8. С. 1186–1195.
  • Наумов В. Б., Карпухина В. С., Баранов Э. Н., Кононкова Н. Н. Составы расплавов, содержания летучих компонентов и элементов-примесей, температуры кристаллизации кварца кислых вулканитов Верхнеуральского рудного района (Южный Урал) // Геохимия, 1999. № 4. С. 339–351.
  • Симонов В. А. Петрогенезис офиолитов (термобарогеохимические исследования). Новосибирск: ОИГГМ СО РАН, 1993. 247 с.
  • Симонов В. А., Зайков В. В., Ковязин С. В. Особенности распределения редких и редкоземельных элементов в кислых расплавах медно-колчеданного месторождения Яман-Касы (Южный Урал) // Металлогения древних и современных океанов – 2002. Формирование и освоение месторождений в офиолитовых зонах. Миасс: ИМин УрО РАН, 2002. С. 207–211.
  • Соболев А. В. Включения расплавов в минералах как источник принципиальной петрологической информации // Петрология, 1996. Т. 4. № 3. С. 228–239.
  • Campos E., Touret J. L. R., Nikogosian I., Delgado J. Overheated, Cu-bearing magmas in the Zaldivar porphyry-Cu deposit, Northern Chile. Geodynamic consequences // Tectonophysics, 2002. V. 345. № 1–4. P. 229–251.
  • Sobolev A. V., Danyushevsky L. V. Petrology and Geochemistry of Boninites from the North Termination of the Tonga Trench: Constraints on the Generation Conditions of Primary High-Ca Boninite Magmas // J. Petrol., 1994. V. 35. P. 1183–1211.