Условия формирования жильной рудной фации барит-полиметал­ли­ческого рудопроявления Проран в трахибазальт-трахириолитовом Аркаимском палеовулкане (Южный Урал). Анкушева Н. Н. // Металлогения древних и современных океанов–2008. Рудоносные комплексы и рудные фации. Миасс: ИМин УрО РАН, 2008.

 

Изучены параметры кристаллизации гидротермальных растворов, формировавших галенит-баритовое оруденение в дайках диабазов, секущих трахириолиты, трахибазальты и их туфы в привершинной части Аркаимского палеовулкана. Приведены результаты рентгено­структурного, рентгенофлюоресцентного, электронно-микроскопического, термобарогео-химического и изотопного анализов. Установлено, что гидротермальные флюиды, формировавшие барит-полиметаллическое оруденение Аркаимского палеовулкана, характеризуются температурами гомогенизации 155–180 °С и повышенной соленостью (до 18 мас. %), обусловленной влиянием магматогенной составляющей. Результаты исследования сопоставлены с опубликованными термобарогеохимическими данными по бариту из современных сульфидных построек Тихого океана и палеозойских месторождений Урала (Балта-Тау и Яман-Касы), для которых характерны более низкие концентрации солей в растворах при близких минимальных температурах минералообразования.

 

Илл. 2. Библ. 8.

(научный руководитель В. В. Зайков)

 

К настоящему времени на Урале достаточно детально исследованы закономерности размещения и условия образования колчеданных месторождений в риолит-базальтовых комплексах. Однако, явно недостаточное внимание уделено изучению палеозойских вулканических построек, приуроченных к трахириолит-трахиба­зальто­вым формациям Южного Урала. Вместе с тем, карбоновые палеовулканические структуры перспективны на барит-полиметаллическое оруденение.

Впервые баритовая минерализация на Аркаимском палеовулкане была отмечена при геологической съемке масштаба 1:200 000 Я. А. Рихтером с коллегами в начале 60-х годов XX века. Впоследствии работы по геологическому доизучению масштаба 1:50 000 данной территории проводились В. М. Мосейчуком и др. с 1992 по 1999 гг. Специализированные работы по изучению минерально-сырьевой базы древних поселений проводилось лабораторией прикладной минералогии и минерагении под руководством В. В. Зайкова, начиная с 1991 г. Одним из результатов работ стала характеристика барит-полиметаллического рудопроявления, связанного с раннекаменноугольными вулканическими породами.

Целью работыявляетсяустановление параметров гидротермальных растворов, формировавших галенит-баритовое оруденение, приуроченное к дайкам диабазов, секущим трахириолиты, трахибазальты и их туфы в привершинной части Аркаимского палеовулкана. В основу работы положены материалы, собранные автором в 2003–2006 гг. в ходе полевых работ по изучению пород и рудной минерализации Аркаимского палеовулкана. В работе использованы результаты рентгеноструктурного, рентгенофлюоресцентного, электронно-микроскопического, термобарогеохимического и изотопного анализов.

Рентгеноструктурный анализ проводился методом дифрактометрии (ДРОН-2.0,Fe-Ka-излучение с монохроматором, внутренний эталон Si_мет, аналитик П. В. Хворов, ИМин УрО РАН) и методом Дебая-Шерера (УРС-2.0, Fe-излучение без фильтра, аналитик Е. Д. Зенович, ИМин УрО РАН). Были рассчитаны значения параметров элементарных ячеек (a, b, c) методом наименьших квадратов. Определение химического состава минералов осуществлялось на растровом электронном микроскопе с энергодисперсионным микроанализатором РЭММА-202МВ (аналитик В. А. Котляров, ИМин УрО РАН). Термобарогеохимические исследования проводились в среднетемпературной микротермокамере и в криокамере конструкции В. А. Симонова [1993] в лаборатории термобарогеохимии МГФ ЮУрГУ, Миасс. Данные по флюидным включениям получены для образцов белого барита, отобранных из центральной части жилы. Изотопный анализ углерода в кальците проводился на приборе DeltaplusAdvantage, ThermoFinnigan, аналитик С. А. Садыков, ИМин УрО РАН. Значения δ¹³С/¹²С определялись относительно стандарта PDB. Также проведен изотопный анализ стронция в барите с определением значений δ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr относительно стандарта NISTSRM 987 (аналитик Б. Спиро, Музей естественной истории, Лондон, Англия).

Аркаимский палеовулкан сформировался на плато, сложенном трахибазальтами и трахириолитами с пластами вулканомиктовых песчаников березовской свиты (C₁br₁). Вулканическая постройка относится к греховской свите (C₁v₁) и геоморфологически представлена тремя возвышенностями, которые отделяются логами и речной долиной. Мощность отложений составляет 800 м. Гидротермальная минерализация представлена кварцевыми жилами, которые в кровле сменяются барит-поли­металлическими.

Барит-полиметаллическое рудопроявление приурочено к дайкам диабазов, секущим трахибазальты и туфы трахибазальтов. Оно представлено жилами и прожилками в диабазах и вулканитах.

Сульфидно-баритовая жила прослеживается вкрест простирания пачки агломератовых туфов субпараллельно дайкам диабазов на 25 м, имеет мощность 10–40 см и несколько мелких апофиз. Азимут простирания жилы 280–320°, падение западное, под углом 30–60°. Основной объем жилы сложен баритом, причем крупнопластинчатые агрегаты барита расположены в осевой части жилы. В западной части жилы развит кальцит. Он образует пластинчатые выделения и зернистые массы. В срастаниях кальцита и барита наблюдаются индукционные поверхности совместного роста, что говорит об их близодновременном формировании. К восточному контакту и осевой части жилы приурочена сульфидная минерализация. Галенит образует скопления и гнезда размером до 15 см в барите. Иногда галенит концентрируется в зонах брекчирования диабазов с жилками барита. Мелкие выделения галенита ассоциируют с кристаллами пирита; наблюдаются также графические срастания галенита с пиритом и халькопиритом.

На контакте жилы с вмещающими породами наблюдаются брекчии диабазов, сцементированные баритом, и баритизированные породы. Зона баритизации имеет мощность 5–7 м в висячем крыле жилы, 3 м – в ее подошве, и увеличивается на южном продолжении до 40 м при мощности 5–10 м. Экзоконтактовые метасоматиты желто-серого цвета, имеют реликтовую грубослоистую текстуру, мелкозернистую структуру, состоят из кварца, кальцита, барита и плагиоклаза, иногда с мелкими кристаллами галенита и пирита.

В жиле выделены две разновидности барита: белый и розовый. Белый барит слагает основной объем жилы, розовый проявлен на северо-западном фланге. Он образует плотные кристаллически-зернистые массы, волокнистые, пластинчатые агрегаты с отчетливой совершенной спайностью в двух направлениях; местами он прозрачен в сколе, из-за чего приобретает сероватый оттенок. Барит розового цвета присутствует в виде радиально-лучистых и параллельно-шестоватых агрегатов, кристаллов столбчатого облика. Определение показателей преломления барита в иммерсионных жидкостях показало следующие результаты: белый барит – n_g ~ 1.634, n_p ~ 1.622, n_m ~ 1.628; розовый барит – n_g ~ 1.645, n_p ~ 1.633, n_m ~ 1.639. Рентгено­флюоресцентным анализом установлено, что белый барит обогащен Sr (до 7500 г/т) при пониженных содержаниях Pb (~120 г/т), тогда как в розовом барите присутствуют повышенные концентрации Pb (до 500–1000 г/т) и низкие – Sr (~2000 г/т). Различия в значениях показателей преломления баритов можно связать с различиями в химическом составе и параметрами элементарной ячейки. В белом барите размеры ячейки заметно ниже, чем в розовом. Уменьшение размеров ячеек в белом барите связано с замещением Ba катионами Sr с меньшими ионными радиусами.

В белом барите в виде минеральных включений встречены аурихальцит, биотит, рутил, микроклин, малахит, азурит. В розовом барите обнаружены включения сульфидов – пирита, халькопирита, галенита и гиалофана. Разновидности барита в жиле относятся к двум генерациям – белый барит образовался раньше, он слагает широкую периферийную зону жилы, а розовый барит – позднее, поскольку он выполняет ядро в северо-западной части жилы, нарастая на белый барит.

Флюидные включения в белом барите распределены неравномерно, образуя группы по 3–6 включений, имеют размеры, в среднем, 10–15 мкм, редко до 20 мкм. Форма включений округлая, овальная с плавными границами, реже – каплевидная, с отростками. В редких случаях присутствуют элементы огранки (близкая к ромбовидной или квадратной форма включений). Включения двухфазные: прозрачная светлая жидкость и газовый пузырек; газовые пузырьки занимают от 15 до 30 % объема включения. Рядом с первичными включениями располагаются серии вторичных включений. Они приурочены к трещинам в барите, образуют цепочки, имеют размеры до 5 мкм.

При исследовании в криокамере выяснено, что температуры эвтектики для большинства включений составляют –21.7– –21.9 °С, т.е. в составе растворов, кроме преобладающего NaCl, присутствует примесь Na₂SO₄ [Борисенко, 1977]. Температуры плавления льда находятся в пределах –14.6 – –15.6 °С, что соответствует общей концентрации солей во включениях 17–18 мас. %. Термометрические исследования показали, что температуры гомогенизации флюидных включений попадают в диапазон 155–180 °С.

Проведено сравнение полученных данных с параметрами флюидных включений в баритах из современных сульфидных построек «Венский лес» (бассейн Манус) и горы Франклин (бассейн Вудларк) Тихого океана, прожилково-вкрапленных руд месторождения Балта-Тау и барита оруденелой фауны месторождения Яман-Касы [Бортников и др., 2004; Boyceetal., 2003; Симонов и др., 2006].

Соленость флюидов в этих объектах значительно ниже (6–7.2 % для построек бассейнов Манус и Вудларк, 2.0–4.0 % для Балта-Тау и 2–14 % для Яман-Касы), а температуры гомогенизации включений близки или несколько выше – 180–230 °С, 150–170 °С и 100–300 °С, соответственно (рис. 1). Это может указывать на различную природу баритов в этих объектах. Месторождения Балта-Тау и Яман-Касы приурочены к островодужной системе. Гидротермальные постройки бассейна Манус сформировались в окраинном море в условиях спрединга, тогда как образование барита в исследуемом рудопроявлении связано с постколлизионными процессами.

Изотопные исследования кальцита показали, что значения δ¹³С/¹²С попадают в интервал от –1.719 до –15.204 ‰ (PDB), что является наиболее близким таковым для карбонатов гидротермального генезиса (рис. 2). Высокие значения δ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr барита (от +0.706 до +0.710 относительно стандарта NISTSRM 987) указывают на континентальную обстановку его формирования, а также значительную степень участия магмы в процессе минералообразования [Фор, 1989], что подтверждается результатами термобарогеохимических исследований барита, проведенных автором.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (07-05-00260), интеграционного проекта УрО-СО РАН, Министерства образования и науки РФ (РНП.2.1.1.1840), ЮУрГУ и Фонда содействия отечественной науке.

 

1.    Артемьев Д. А., Садыков С. А., Юминов А. М. Изотопия углерода и кислорода гидротермальных и седиментационных карбонатов Ишкининского кобальт-медно-колчеданного месторождения (Ю. Урал) // Металлогения древних и современных океанов–2005. Формирование месторождений на разновозрастных океанических окраинах. Миасс: ИМин УрО РАН, 2005. Т. 2. C. 77–82.

2.    Борисенко А. С. Изучение солевого состава растворов газово-жидких включений в минералах методом криометрии // Геология и геофизика, 1977. № 8. С. 16–28.

3.    Бортников Н. С., Симонов В. А., Богданов Ю. А. Флюидные включения в минералах из современных сульфидных построек: физико-химические условия минералообразования и эволюция флюида // Геология рудных месторождений, 2004. № 1. Т. 46. С. 74–87.

4.    Интерпретация геохимических данных: Учебное пособие / Под ред. Е. В. Скля­рова. М.: Интермет Инжиниринг, 2001. 288 с.

5.    Симонов В. А. Петрогенезис офиолитов (термобарогеохимические исследования). Новосибирск: ОИГГМ СО РАН, 1993. 247 с.

6.    Симонов В. А., Ковязин С. В., Тереня Е. О. и др. Физико-химические параметры магматических и гидротермальных процессов на колчеданном месторождении Яман-Касы, Южный Урал // Геология рудных месторождений. 2006. Т. 48, № 5. С. 423–438.

7.    ФорГ.Основыизотопнойгеологии. М.: Мир, 1989. 590 с.

8.    Boyce A. J., Herrington R. J., Holland N. G., Roberts S. The Balta Tau VMS deposit: An ancient gold-rich white smoker? // Mineral Exploration and Sustainable Development. Rotterdam: Millpress, V. 1. 2003. P. 123–126.