В. В. Драничникова¹, В. А. Симонов¹, В. В. Зайков²

1 – Институт геологии ОИГГМ СО РАН, г. Новосибирск

2 – Южно-Уральский государственный университет, г. Миасс

 

 

Маинское медноколчеданное месторождение расположено в долине р. Енисей на северном склоне Западного Саяна около пос. Майна. Месторождение известно с 1732 г. В то время отрабатывалась зона окисления с малахитсодержащими рудами при содержании меди 15–25 %. Руды плавились на Луказинском заводе, основанном в 1740 г. близ села Луговское. Первыми буровыми скважинами, пройденными в 1915–1917 гг. партией Г. Г. Келля, была вскрыта рудная зона мощностью около 10 м. В 1917 г. И. К. Баженов, составлявший геологическую карту района в 1922–1924 гг., установил на месторождении две параллельные рудные зоны, разделенные сланцами. Затем в 1930–1934 гг. оценка месторождения проводилась Западно-Сибирским геологоразведочным управлением. В результате разведки рудное тело было прослежено по простиранию на 450 м и по падению до 300 м. Выяснилось, что рудные тела состоят из маломощных линз сплошных сульфидов, перемежающихся с вкрапленными рудами и вмещающими сланцами. По мере удаления от висячего бока к лежачему руда обогащалась халькопиритом.

По данным Н. Н. Хераскова, составившего геологическую карту масштаба 1 : 200 000, в 1963 г. началась кратковременная отработка месторождения штольнями, руда обогащалась на расположенной в пос. Майна обогатительной фабрике, а концентрат с содержанием меди 18–22 % отправлялся на передел на уральские заводы.

Данные о месторождении опубликованы в [1, 3, 4, 8]. В этих работах приведены сведения о геологии рудного поля, строении и составе рудных залежей. В 2003 г. в ходе полевых работ авторами собраны коллекции образцов основных разновидностей сульфидных руд, а также вмещающих базальтоидов и кислых пород. Задачей исследования было определение параметров гидротермальных растворов и геохимии магматических пород. Финансовая поддержка оказана Министерством образования РФ (01.1204.ф), Программой приоритетных фундаментальных исследований Президиума РАН “Мировой океан” (проект № 14).

 

Район сложен интенсивно метаморфизованными вулканогенными породами нижнего кембрия, прорванными гранитоидами Маинского массива [5, 8]. Вулканогенно-осадочные андезит-базальтовые толщи нижне- и верхнемонокской свит, вмещающих Маинское месторождение, входят в состав Северо-Саянского офиолитового пояса, формирование которого связано с развитием Северо-Саянской островной дуги [10].

Колчеданные залежи рудного поля приурочены к толще, представленной чередованием рассланцованных алевролитов, песчаников, базальтов с линзами известняков и яшм. Рудоносная пачка располагается в 50–200 м южнее контакта массива кембрийских гранитоидов маинского комплекса, от которых отделена базальтами и хлоритовыми сланцами. Мощность пачки 40–50 м, протяженность 1 км; в ней выделяются 5–10 прослоев массивных магнетит-сульфидных и сульфидных руд, разделенных вкрапленными разностями [1, 3].

Вмещающие магматические породы представлены, в основном, базальтоидами в ассоциации с более редкими телами гранитоидов. Среди пород кислого состава преобладают кварцевые порфиры, слагающие дайковые тела. По химическому составу они принадлежат к породам нормального ряда и соответствуют риодацитам.

Судя по микрозернистому облику базальтоидных пород и отсутствию среди них диабазов, а тем более габбро-диабазов, они представляют собой, скорее всего, лавовый комплекс. По содержанию SiO₂ среди них выделяются базальты, андезибазальты, а также андезиты. Согласно соотношениям Na₂O + K₂O – SiO₂ и FeO/MgO – SiO₂, все эти эффузивы принадлежат к породам нормальной щелочности и соответствуют толеитовым сериям. По соотношению редких элементов, устойчивых к воздействию вторичных процессов (Y, Zr), они образуют тренд, хорошо согласующийся с данными по сериям пород современных островных дуг. Таким образом, полученные нами результаты по химическому составу вмещающих эффузивов подтверждают формирование Маинского месторождения в палеогеодинамических условиях островодужной системы [6].

 

Была собрана представительная коллекция типов руд Маинского месторождения. Особое внимание уделялось образцам, содержащим прозрачные минералы, необходимые для анализа флюидных включений. Из отвалов штольни № 2 для термобарогеохимических исследований были отобраны следующие образцы:

Д-1-а – магнетит-халькопирит-пиритовая массивная руда с прожилками кварца. Пирит образует кристаллы кубического габитуса и зерна, халькопирит и магнетит встречаются в виде отдельных зерен и прожилков в пирите, а также образуют включения в пирите.

Д-1-е – магнетит-пиритовая прожилково-вкрапленная руда. Пирит образует кристаллы кубического габитуса и жилки в карбонате и в хлоритовом сланце.

Д-1-ж – магнетит-сфалерит-халькопирит-пиритовая вкрапленно-прожилковая слоистая руда с жилой (10 см) бледно-розового кальцита. В пирите наблюдаются включения халькопирита, магнетита и сфалерита. Магнетит также встречается в виде отдельных мелких зерен в хлорите.

Д-1-з – халькопирит-пиритовая густовкрапленная руда. Кристаллы и зерна рудных минералов цементируются крупнозернистым агрегатом кварца. Халькопирит образует мелкозернистые агрегаты зерен, встречается также в виде включений в пирите.

Д-1-и – халькопирит-пиритовая массивная руда. Пирит образует кристаллы кубического габитуса (размером 2 мм) с комбинационной штриховкой на гранях кристаллов и мелкозернистые агрегаты зерен, которые пронизаны прозрачным кварцем.

Д-1-к – теннантит-халькопирит-пиритовая прожилковая руда с кальцитовыми слойками и “жилками” розового цвета. В блеклой руде отмечаются включения халькопирита.

 

Физико-химические параметры гидротермальных рудообразующих процессов на Маинском месторождении исследовались с помощью анализа флюидных включений в кварце из сульфидных руд. Флюидные включения изучались методами термометрии и криометрии [2, 4, 7]. Эксперименты с включениями проводились в среднетемпературной микротермокамере и в криокамере оригинальных конструкций [9].

Наиболее детально флюидные включения оказалось возможным исследовать в образце Д-1-и. Было проанализировано значительное количество включений, достаточное для получения представительной информации о физико-химических условиях гидротермальных процессов. Флюидные включения найдены в кварцевых жилках, пронизывающих сульфидную руду халькопирит-пиритового состава. Было выделено два типа включений. Одни равномерно располагаются в кристаллах кварца вне всякой связи с трещинками и являются, скорее всего, первичными. В других случаях включения явно приурочены к залеченным трещинкам и принадлежат к типу вторичных и, возможно, мнимо-вторичных.

Первичные включения обладают преимущественно объемными правильными округлыми формами с некоторой прямоугольной огранкой. Для вторичных включений более характерны неровные очертания. В целом, по фазовому составу среди включений можно выделить, по крайней мере, 3 типа: двухфазовые, однофазовые светлые и однофазовые темные. В двухфазовых включениях круглый газовый пузырек, располагающийся в светлой прозрачной жидкости, занимает 10–20 % (в редких случаях до 40 %) от всего объема включения. Большинство двухфазовых включений являются первичными. Для экспериментальных исследований использовались только первичные двухфазовые флюидные включения в кварце размерами 3–20 мкм.

Криометрическиеисследования флюидных включений в кварце образца Д-1-и показали, что растворы включений замерзают при -47 – -60 ° С, а температуры эвтектики составляют -26.5 – -35.7 ° С и -41.8 – -54.9 ° С. Преобладают значения в интервале -30 – -35 ° С, характерные для системы MgCl₂–NaCl–H₂O. В то же время значения эвтектик до –55 ° С говорят о присутствии среди солей CaCl₂. Необходимо отметить, что для включений с солями кальция характерны более низкие температуры гомогенизации (105–156 ° С), чем для включений состава MgCl₂–NaCl–H₂O – 128–287° С. В то же время, какой-либо явной связи химических составов растворов включений с температурами их гомогенизации не отмечается.

Температуры плавления последних кристалликов во включениях укладываются в интервалы: -24.2 – -27.7 ° С, -14.1 – -18.9 ° С, -8.2 – -11.8 ° С. Это свидетельствует о наличии, как минимум, трех групп включений с соответствующими концентрациями солей (мас. % NaCl-эквивалента): 18–22, 12–14 и 8–10 (рис. 1). В целом, все включения по содержанию солей можно разделить на два типа – с высокой (>18 мас. %) и умеренной (<18 мас. %) соленостью. Оба типа включений содержат явно больше солей, чем морская вода, и по этим особенностям Маинское месторождение отличается от гидротермальных рудообразующих систем “черных курильщиков” на дне современных океанических бассейнов, для которых, судя по простому составу растворов (преобладает NaCl) и низким содержаниям солей (3–6.7 мас. %), основой рудообразующих гидротерм является морская вода. Наличие высоких (свыше 18–20 мас. %) концентраций солей в гидротермальных растворах Маинского месторождения может свидетельствовать о влиянии магматогенных флюидов на рудообразующие процессы.

Эксперименты в термокамере показали, что преобладают включения с температурами гомогенизации 100–180 ° С (выделяются 2 интервала 100–130 ° С и 142–180 ° С). Небольшие пики значений наблюдаются при температурах 225–238 ° С и 284–318 ° С. Меньше всего включений имеют температуры гомогенизации 370–392 ° С.

По соотношению температур гомогенизации включений с их соленостью две группы с различными концентрациями солей имеют близкие особенности, свидетельствующие о падении солености растворов с ростом температуры (рис. 2). Таким образом, можно отметить, что в ходе общих процессов снижения температур при формировании Маинского месторождения шло накопление солей в гидротермальных растворах.

 

1. Результаты геологических и петро-геохимических исследований, с использованием данных по устойчивым при вторичных процессах редким элементам, подтверждают формирование Маинского месторождения в палеогеодинамических условиях островодужной системы.

2. Анализ флюидных включений показал, что в составе гидротермальных растворов Маинского месторождения с концентрациями солей (мас. %) 18–22, 12–14 и 8–10 преобладает система MgCl₂-NaCl-H₂O с возможной примесью СаCl₂. Мини-мальные температуры гидротермальных растворов, действовавших при формировании месторождения, составляли около 100–180 ° С, до 318 ° С и редко выше.

3. Сложный состав и высокие концентрации солей в растворах указывают на возможное участие в гидротермальных системах Маинского месторождения магматогенных флюидов.