Гаськов Д. И. , Симонов В. А. , Гаськов И.В., Ковязин С. В.
Состав минералов из сульфидных труб колчеданного месторождения Кызыл-Таштыг (Восточная Тува)
После открытия в конце прошлого века на дне океанических бассейнов современных рудообразующих систем типа «черных курильщиков» пристальное внимание было обращено на поиски подобных комплексов на колчеданных месторождениях в складчатых областях. Наиболее успешными работами в этом направлении были исследования ряда уральских месторождений [2, 4]. В то же время, для более древних (кембрийских) колчеданных месторождений Сибири до последнего времени явных структур, аналогичных сульфидным трубам «черных курильщиков» не отмечалось. В связи с этим, большой интерес представляют трубообразные сульфидные тела Кызыл-Таштыгского месторождения в Восточной Туве.
Месторождение приурочено к Кызыл-Таштыгской вулкано-тектонической депрессии. Рудовмещающие комплексы представлены вулканогенно-осадочными нижнекембрийскими отложениями туматтайгинской свиты [3], в состав которой входят базальты, андезибазальты, дациты и риолиты, а также вулканомиктовые брекчии и туфы соответствующего состава. Осадочные отложения представлены углеродистыми алевролитами, песчаниками, силицитами, известняками. Палеогидротермальное поле с промышленными колчеданно-полиметаллическими рудами находится в низах разреза верхней толщи туматтайгинской свиты. Рудоподводящая часть гидротермальной системы, выраженная зонами серицит-кварцевых метасоматитов с сульфидными и баритовыми жилами, локализована преимущественно в нижней толще [1]. Последние данные по петрохимии и геохимии пород туматтайгинской свиты, а также по составам расплавных и флюидных включений свидетельствуют о формировании Кызыл-Таштыгского месторождения в палеогеодинамических условиях морского бассейна, похожих на современную ситуацию в море Вудларк на юго-западе Тихого океана [7].
В строении рудного тела Кызыл-Таштыгского месторождения выделяются нижние корневые зоны, представленные прожилково-вкрапленными кварц-халькопирит-пиритовыми и пиритовыми рудами, центральная часть, сложенная в основном массивными и брекчиевидными халькопирит-сфалеритовыми и пирит-галенит-сфалеритовыми разновидностями, и верхние и фланговые части, выполненные барит-полиметаллическими рудами.
В 2005 г. в Главной залежи Кызыл-Таштыгского месторождения нами были обнаружены специфические сульфидные трубообразные образования. По морфологии это цилиндрические тела диаметром от 10–12 см до 25–30 см и длиной более 1 м. На срезе в обнажении они имеют округлую либо уплощенную эллипсовидную форму, которая подчеркивается внешней каемкой до 1–2 см, выполненной существенно кремнистым микрозернистым материалом, более устойчивым к выветриванию и потому сохранившим эти постройки (рис. 1). Внутренние части трубообразных тел сложены сульфидными минералами, преимущественно пиритом. Реже встречаются сфалерит и халькопирит. Нередко внешние зоны имеют более сложный состав, где наряду с пиритом отмечается сфалерит, халькопирит и галенит, что свидетельствует, вероятно, об изменении во времени состава рудообразующих растворов.
Сульфидные минералы исследовались в поперечном разрезе небольшого трубообразного тела диаметром около 12 см, не имеющего ярко выраженных зон или ритмов. Сложено оно, в основном, пиритом, но по всему разрезу присутствует сфалерит. Халькопирит характерен только для краевых частей. Состав минералов определялся на рентгеновском микроанализаторе «Camebax-micro» в Аналитическом центре ОИГГМ СО РАН, г. Новосибирск.
Анализы (табл. 1) дали возможность установить некоторые закономерности изменения состава сульфидов по поперечному разрезу от одного края трубообразного тела к другому (от 0 до 10 см на рис. 1). Для пирита на фоне общего роста железа синхронно падают значения цинка, меди, кобальта и никеля (см. табл.). Содержание свинца относительно стабильно – до 0.09 мас. %. В то же время, для серебра характерно неравномерное распределение: от 0.08–0.26 мас. % в краевых зонах до практически полного отсутствия в центре.
Халькопирит присутствует только в краевых частях, подчеркивая этим определенную зональность разреза. Для него, в целом, характерен рост содержания железа, меди и падение цинка по разрезу в том же направлении, что и накопление железа в пирите.
Наиболее интересным оказалось распределение элементов по разрезу трубообразного тела в сфалерите. Отчетливо устанавливается явная симметрия (рис. 2) с падением содержания цинка от обеих краевых зон к центру и рост значений меди, а также железа (см. табл.). Эти закономерности свидетельствуют в пользу того, что изучаемый объект не является случайным повторением по форме сульфидных труб на дне современных морских бассейнов, а формировался при закономерной смене физико-химических параметров гидротермальных процессов, характерной для «черных курильщиков». Учитывая то, что центральный канал зарастает последним, можно сделать вывод об увеличении роли меди и железа на заключительных этапах развития гидротермальных систем.
Результаты исследования составов сульфидов Кызыл-Таштыга (табл. 1) сравнивались с ранее опубликованной информацией по этому месторождению [3], а также с данными по минералам из современных гидротермальных полей бассейнов Лау, Вудларк в Тихом океане и Срединно-Атлантического хребта [5, 7, 8].
Изученный пирит из трубообразного тела содержит больше железа, заметно меньше меди и цинка по сравнению с пиритами из гидротермальных полей бассейна Вудларк (Тихий океан) и Логачев (Срединно-Атлантический хребет). Существенно меньше в пиритах месторождения Кызыл-Таштыг серебра и свинца, чем в минералах бассейна Вудларк (Ag– до 3.9 мас. %, Pb– до 2.1 мас. %). Содержания кобальта в рассмотренных пиритах меньше (до 0.02 мас. %) по сравнению с другими типами сульфидных руд Кызыл-Таштыгского месторождения и в этом они ближе к данным по пиритам бассейна Вудларк.
В халькопирите месторождения Кызыл-Таштыг наблюдается отчетливая прямолинейная зависимость содержания меди от железа и отрицательный тренд значений цинка (см. табл.). Оба тренда заканчиваются в относительно компактных полях состава халькопирита из сульфидной трубы рудопроявления Логачев (Срединно-Атлантический хребет), характеризующегося максимальными значениями меди, железа и минимумом цинка. Содержания серебра, свинца и кобальта существенно меньше, чем в халькопиритах гидротермального поля Логачев.
Сфалерит показывает широкие вариации с прямолинейным трендом снижения значений цинка при росте содержания железа (см. табл.). По низким значениям железа сфалерит трубообразных тел сходен с таковым из других типов руд Кызыл-Таштыгского месторождения и попадает в поле сфалеритов бассейна Лау в Тихом океане (рис. 3). С ростом железа сфалерит приближается к сфалериту из труб гидротермального поля Логачев. Значения таких элементов как Ag, Pb, Co в рассмотренных сфалеритах в целом меньше, чем в пиритах и в халькопиритах.
Таким образом, исследование рудных минералов трубообразных тел Кызыл-Таштыгского месторождения позволяет сделать следующие выводы.
1. Трубообразная морфология некоторых сульфидных ассоциаций месторождения Кызыл-Таштыг и зональное распределение элементов в минералах свидетельствуют о том, что эти тела формировались при закономерной смене во времени физико-химических параметров гидротермальных процессов, характерной для «черных курильщиков».
2. Закономерное изменение состава сфалерита в изученных зональных телах близко к установленному для сфалерита из современных труб.
3. Состав сульфидов из трубообразных тел не противоречит высказанным ранее предположениям о формировании месторождения Кызыл-Таштыг в палеогеодинамических условиях типа бассейна Вудларк западе Тихого океана.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 05-05-64341), интеграционного проекта совместных исследований Сибирского и Уральского отделений РАН (№ 6.8), целевой программы Минобрнауки Российской федерации «Развитие научного потенциала высшей школы» (проект РНП.2.1.1.1840).
Литература
1. Зайков В. В. Вулканизм и сульфидные холмы палеоокеанических окраин на примере колчеданоносных зон Урала и Сибири). М.: Наука, 1991. 206 с.
2. Зайков В. В., Шадлун Т. Н., Масленников В.В., Бортников Н.С. Сульфидная залежь Яман-Касы (Южный Урал) – руины древнего «черного курильщика» на дне Уральского палеоокеана // Геология рудных месторождений, 1995. Т. 37. С. 511–529.
3. Кузебный В. С., Макаров В. А., Калеев Е. А. и др. Кызыл-Таштыгский колчеданно-полиметаллический рудный узел Восточной Тувы. Красноярск, 2001. 292 с.
4. Масленников В. В. Седиментогенез, гальмиролиз и экология колчеданоносных палеогидротермальных полей (на примере Южного Урала). Миасс: Геотур, 1999. 348 с.
5. Симонов В. А., Васюкова Е. А., Тереня Е. О., Богданов Ю. А., Ковязин С. В. Строение и состав сульфидных труб «черных курильщиков» гидротермального поля «Логачев» (Центральная Атлантика) // Металлогения древних и современных океанов–2003. Формирование и освоение месторождений в островодужных системах. Миасс: ИМин УрО РАН, 2003. С. 28–35.
6. Симонов В. А.,Зайков В. В., Ковязин С. В. Палеогеодинамические условия развития гидротермальных систем Кызыл-Таштыгского месторождения (Восточная Тува) // Металлогения древних и современных океанов–99. Рудоносность гидротермальных систем. Миасс: Имин УрО РАН, 1999. С. 16-23.
7. Binns R. A., Scott S. D., Bogdanov Yu. A., Lisitzin A. P. et al. Hydrothermal oxide and gold-rich sulfate deposits of Franklin Seamount, Western Woodlark basin, Papua New Guinea // Economic Geology, 1993. Vol. 88. № 8. P. 2122–2153.
8. Herzig P. D., Hannington M. D., Fouquet Y., Stachelberg U., Petersen S. Gold-Rich polymetallic Sulfides from the Lau Back Arc and Implication to the Geochemistry of Gold in Sea-Floor Hydrithermal Systems of the Southwest Pacific // Economic Geology, 1993. Vol. 88. №. 8. P. 2182–2209.