Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,641

РОЛЬ ЛЕТУЧИХ КОМПОНЕНТОВ В ФОРМИРОВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ЭНДОГЕННОГО ОРУДЕНЕНИЯ

Гусев А.И. 1
1 Алтайская государственная академия образования им. В.М. Шукшина
Показана важнейшая роль летучих компонентов в формировании различных типов эндогенного оруденения: медно-молибден-порфировых, золото-черносланцевых, жильных золото-сульфидно-кварцевых, вольфрамовых штокверковых, вольфрамовых скарновых и других редкометалльных систем. Установлены высокие парциальные давления летучих компонентов во флюидах и признаки абиссальной фации глубинности для гигантских магмо-рудно-метасоматических систем. Показана важная роль мантийно-корового взаимодействия при формировании рудогенерирующего магматизма, с которым связано оруденение.
летучие компоненты
флюиды
параметры флюидного режима
парциальное давление
фугитивность
хлoр
фтор
углекислота
вода
золото
медь
молибден
вольфрам
бериллий
литий
1. Гусев А.И., Гусев Е.А. Некоторые петрохимические особенности золотоносных гранитоидов Алтае-Саянской складчатой области // Руды и металлы. – 2000. – № 5. – C. 25–32.
2. Гусев А.И. Петрология редкометалльных магмо-рудно-метасоматических систем Горного Алтая // Известия Томского политехнического университета. – Томск, 2005. – № 4. – Т. 307. – С. 43–47.
3. Гусев А.И., Гусев Н.И. Магмо-флюидодинамическая концепция эндогенного рудообразования на примере Горного Алтая и других регионов // Региональная геология и металлогения. – 2005. – № 23. – C. 119–129.
4. Гусев А.И. Эпитермальное оруденение благородных металлов Горного Алтая и Горной Шории // Известия Томского политехнического университета. Томск. – 2005. – Т. 308. – № 3. – С. 32–35.
5. Гусев А.И. Петрология и флюидный режим порфировых систем // Успехи современного естествознания. – 2011. – № 6. – С. 16–19.
6. Гусев А.И., Гусев Н.И. Флюидный режим и петрология шошонитовых гранитоидов супергигантского золоторудного местрождения Мурунтау // Фундамент. исследования. – 2012. – № 6 (часть 1). – С. 13–18.

Многие летучие компоненты играют важнейшую роль в становлении магм различной кислотности. Такие летучие компоненты, как F, Cl, P, B, H2O оказывают значительное влияние на эволюции гранитных магм, гранитных пегматитов, температур солидуса и ликвидуса расплавов, вязкости силикатных расплавов, кристаллизационной последовательности образования минералов, а также на поведение рассеянных, рудных и редких элементов и их разделении между флюидом и расплавом. Актуальность проведенных исследований не вызывает сомнений, так как летучие компоненты магм различных регионов Мира обеспечивают формирование многих типов эндогенного оруденения [ 1, 2, 3, 4, 5]. Цель исследования – обобщить авторские и опубликованные данные о роли летучих компонентов в генерации магм и связанного оруденения.

Результаты исследований

Значительная роль летучих компонентов и флюидного режима отмечена для порфирового оруденения разного состава: медно-порфирового, молибден-порфирового, медно-молибден-порфирового, медно-золото-порфирового [6]. Параметры некоторых летучих компонентов и термодинамические условия флюидов для профировых магмо-рудно-метасоматических систем (МРМС) приведены в табл. 1.

Порфировые системы характеризуются сложной эволюцией изменения параметров температур и давлений, кислотности и щёлочности среды, окисленности и восстановленности, флюидного режима, оказывающих влияние на их продуктивность. Увеличение парциальных давлений и летучестей углекислоты, повышение восстановленности флюидов заключительных фаз функционирования порфировых систем, резкое увеличение концентраций HF во флюидах можно связывать с открытостью систем по фтору, углекислоте и другим летучим компонентам, которые привносились в глубинные магматические очаги трансмагматическими растворами из мантии с участием плюмтектоники. Следовательно, для формирования крупных порфировых магмо-рудно-метасоматических систем (МРМС) необходимо несколько условий: 1 – резкая нестабильность литосферы и астеносферы; 2 – мощный импульс магмо-флюидодинамических систем астеносферы и боле глубоких сфер с участием плюмтектоники.

Более крупным по запасам системам свойственны открытые условия по фтору, углекислоте, воде, на заключительных стадиях развития которых осуществлялся привнос летучих компонентов трансмагматическими флюидами всех основных ингредиентов и заимствование вадозной воды при контаминации родоначальной мантийной магмой корового материала. Золото-обогащённым порфировым системам свойственны повышенные содержания и фугитивности соляной кислоты относительно других флюидных компонентов, таких как плавиковая кислота, борные соединения и другие.

Таблица 1

Параметры флюидного режима некоторых порфировых систем (фугитивности и парциальные давления даны в килобарах)

МРМС, местоположение

T

f O2

f HF

f H2O

р H2O

р CO2

MHF

Kвос

у

Анорогенные

Сора, Кузнецкий Алатау

700

–7,1

–0,2

1,3

1,5

1,5

0,0153

0,11

190,5

750

–5,0

–2,9

1,1

1,3

0,7

0,0878

0,18

191,4

Хендерсон, Колорадо, США

850

–2,5

–0,2

3,2

1,1

0,6

0,0152

0,12

185,6

550

–3,9

–0,7

3,8

1,4

0,9

0,0703

0,10

184,4

Клаймакс, Колорадо, США

860

610

–2,7

–3,1

–0,3

–0,6

3,1

3,9

1,2

1,7

0,8

1,2

0,0134

0,820

0,13

0,11

186,1

183,2

Каджаран, Малый Кавказ

930

870

–7,1

–8,4

–2,68

–2,98

1,12

1,54

1,1

1,6

1,8

2,3

0,0297

0,0355

0,41

0,53

189,9

191,8

Активных континентальных окраин

Санта-Рита Нью-Мексико, США

745

–13,8

–1,3

1,0

1,2

0,8

0,0037

0,13

189,6

780

650

–12,6

–13,6

–1,5

–0,8

0,9

1,2

1,0

1,1

0,7

1,3

0,0702

0,0930

0,12

0,18

188,7

190,8

Бингхем, Провинция Бассейнов и Хребтов, США

910

860

–3,6

–5,4

–2,8

–3,2

1,1

1,6

1,2

1,9

1,8

2,3

0,0174

0,0906

0,14

0,34

188,8

192,6

Жирекен, Восточное Забайкалье

860

–6,8

–3,0

0,7

0,8

0,9

0,0088

0,64

186,2

880

–8,0

–3,1

0,8

0,91

1,1

0,0184

0,68

188,1

Чукикамата, Чили

880

720

–5,5

–6,3

–2,6

–3,1

1,3

1,7

1,1

1,9

1,0

1,8

0,0075

0,0970

0,19

0,33

187,2

190,7

Кульбич, Горный Алтай

590

–10,5

–3,8

0,4

2,4

0,6

0,0386

0,08

196,8

Орогенные

Аксуг, Тува

770

–6,8

–2,6

0,9

0,95

1,05

0,0493

0,21

187,3

870

–7,5

–1,8

0,8

0,75

0,8

0,0065

0,18

185,4

Эль-Сальвадор, Чили

890

780

–8,6

–9,7

–0,5

–0,1

2,3

2,5

1,8

2,2

1,7

2,5

0,0475

0,0956

0,22

0,33

187,4

191,2

Эрдэнуин-Обо, Монголия

810

740

–5,5

–7,3

–0,2

–0,1

2,7

2,5

1,9

2,1

1,6

2,2

0,0112

0,0052

0,21

0,30

186,5

190,3

Островодужные

Бощекуль, Казахстан

820

770

–7,7

–8,9

–3,04

–2,1

0,76

1,2

0,92

1,7

1,02

2,1

0,0171

0,0450

0,37

0,43

188,4

190,6

Салаватская, Урал

910

850

–8,5

–9,5

–3,5

–2,1

1,2

1,5

1,1

1,6

1,3

1,9

0,0205

0,0340

0,54

0,61

186,3

188,2

Примечание: Т , °С – температура кристаллизации пород; f O2, f H2O – фугитивности кислорода и воды, соответственно, в 102 кПа; p H2O, p CO2- парциальные давления воды и углекислоты, соответственно, в 102 кПа; К вос. – коэффициент восстановленности флюидов по Ф.А. Летникову; у – потенциал ионизации биотита по В.А. Жарикову.

Большую роль в составе и особенностях поведения летучих компонентов в расплавах имеют процессы контаминации мантийными магмами корового материала. Особенно это заметно для рудогенерирующего магматизма, внедряющегося в углерод-содержащие толщи. Такие магмы относятся к сильно-восстановленным и контаминированным I-типам. Это особенно важно для золоторудных МРМС. Наибольшая степень контаминации корового материала магмами мантийной природы отмечается для золото-черносланцевого оруденения, где происходит максимальная контаминация корового материала, представленного черносланцевыми образованиями с повышенным содержанием углерода. Такие магмы переходят из окисленных в разряд сильно восстановленных и контаминированных. Супергигантские и гигантские месторождения мирового класса такие, как Мурунтау, Бакырчик, Олимпиада, Сухой Лог и другие характеризуются и повышенными значениями восстановленности флюидов за счёт обогащения углеродом вмещающих толщ [6]. На этапе становления даек пёстрого состава от долеритов до гранит-порфиров отмечается та же закономерность увеличения концентраций золота и сопутствующих металлов в конечных кислых дифференциатах. Однако для гранитоидных дайковых образований характерны более высокие концентрации, парциальные давления и фугитивности фтора, углекислоты, воды (табл. 2), указывающие на открытость систем по фтору и углекислоте и участие трансмагматических флюидов.

Таблица 2

Параметры флюидного режима I-типов гранитоидов Алтае-Саянской складчатой области (фугитивности и парциальные давления в барах)

Рудно-магматические системы, породы

n

T, °C

lg fO2

f H2O

pH2O

pCO2

lgfO2/fH2O

lgfHF/fHCl

k

у

Кузнецкий Алатау

Берикульская

                   

Гранодиориты

7

780

–14,7

1,7

2,3

1,9

–17,7

–3,5

0,66

193,4

Федоровская

                   

Гранодиориты

6

770

–14,3

1,1

1,4

1,6

–17,3

–4,0

0,68

193,2

Натальевская

                   

Гранодиориты

8

780

–12,4

0,96

1,2

1,3

–15,5

–3,6

0,37

187,4

Центральнинская

                   

Гранодиориты

7

740

–13,5

1,06

1,28

1,22

–16,5

–3,2

0,62

191,6

Диориты кварц.(дайки)

3

750

–13,6

1,4

1,55

1,83

–16,6

–3,5

0,72

190,3

Салаир

Кварцитовая Сопка

                   

Гранодиориты

5

850

–5,0

0,42

0,51

0,49

–8,2

–3,9

0,12

190,9

Горная Шория

Майская

                   

Тоналиты

7

730

–13,5

2,1

3,2

1,9

–15,1

–3,0

0,60

191,4

Монцониты (дайки)

6

725

–13,8

2,5

4,0

3,1

–16,8

–2,9

0,78

191,6

Тува

Тарданская

                   

Гранодиориты

12

705

–11,2

0,42

0,50

0,50

–14,3

–3,6

0,24

189,3

Монцодиориты (Зубов)

3

760

–8,5

0,30

0,31

0,29

–11,5

–3,4

0,21

187,5

Восточный Саян

Зун-Холбинская

                   

Тоналиты

6

800

–10,1

0,76

0,92

1,1

–13,1

–2,9

0,32

193,2

Гранит-аплиты (дайки)

4

720

–15,2

3,45

5,0

2,0

–18,2

–2,3

0,81

199,9

Ольховская

                   

Гранодиориты

9

700

–16,1

0,38

0,45

0,35

–19,1

–2,7

0,70

191,0

Горный Алтай

Синюхинская

                   

Тоналиты

15

840

–4,9

0,9

1,1

1,3

–7,9

–3,8

0,12

190,3

Гранодиориты (дайки)

9

845

–4,8

1,2

1,7

1,8

–7,8

–3,9

0,14

190,6

Гранодиориты (Арганак)

6

830

–4,9

0,5

0,7

0,5

–7,9

–3,9

0,10

188,6

Ульменская

 

Монцониты кварцевые

8

785

–13,5

3,1

4,5

2,1

–17,5

–3,3

0,70

189,3

Сиениты

5

790

–14,1

3,3

4,8

3,5

–17,1

–3,5

0,72

189,2

Югалинская

                   

Монцониты (дайки)

5

760

–4,1

1,7

2,7

1,9

–7,1

–2,9

0,09

189,8

Сиениты (дайки)

4

710

–10,5

2,1

3,6

4,4

–13,5

–2,9

0,27

189,1

Чойская

                   

Гранодиориты

11

645

–15,0

0,47

0,56

0,55

–18,0

–2,7

0,55

189,0

Керсантиты (дайки)

9

670

–12,5

0,9

1,4

3,6

–15,5

–2,9

0,58

188,7

Караминская

                   

Лейкограниты

8

610

–12,4

0,5

0,61

0,87

–17,4

–2,4

0,18

191,8

Гранодиориты (дайки)

6

680

–13,0

0,7

0,85

1,05

–17,0

–2,5

0,57

190,4

Сиениты (дайки)

3

730

–12,1

2,2

2,5

3,7

–15,1

–2,7

0,40

189,8

Примечания: n – количество проб биотита; остальные условные см. табл. 1.

Им свойственны и более высокие значения восстановленности флюидов, что указывает на подток более редуцированных мантийных ингредиентов в промежуточные магматические очаги. Становление дайковых серий происходило или из остаточных расплавов глубинных магматических очагов, или в результате поступления новых порций базальтоидных расплавов и флюидов мантийной природы в первоначальные глубинные очаги. В пользу последнего предположения говорят дайки долеритов и лампрофиров Синюхинской и других МРМС, являющиеся поздними поступлениями из более глубоких мантийных источников. Происходил подток новых порций базальтоидной магмы, последующей контаминации корового материала на путях движения расплавов и значительного его обводнения. Только высокие концентрации водной фазы и обилие других летучих компонентов (хлора, фтора, бора, углекислоты) могли обеспечивать селекционирование металлов и золота из расплавов и их транспортировку в зоны рудоотложения, а это свойственно более поздним выплавкам кислых по составу магм.

Показательны данные по летучим компонентам во флюидах для гигантских месторождений золота. Параметры флюидного режима для рудогенерирующих гранитоидов типичных представителей золото-черносланцевого оруденения и жильно золото-сульфидно-кварцевого, приуроченного к зеленокаменному поясу приведены в табл. 3.

Таблица 3

Некоторые параметры флюидного режима гигантских золоторудных МРМС

Параметры флюидного режима

1

2

3

4

5

Т, °С

910

920

900

890

900

fO2

–13,3

–14,8

–12,4

–13,6

–14,3

fH2O

2355

2456

3225

3116

3872

pH2O

2450

2345

2820

2610

3550

pCO2

2560

3100

2950

2390

3728

lgfHF/lgfHCl

–2,1

–1,7

–2,25

–2,14

–1,55

Квос

0,65

0,67

0,71

0,77

0,85

MHF

0,012

0,076

0,023

0,084

0,112

Примечание. T, °C – температура кристаллизации; lg fO2 – логарифм фугитивности кислорода; fHF, fH2O – фугитивности плавиковой кислоты и воды; pH2O, pCO2 – парциальное давление воды и углекислоты; Квост – коэффициент восстановленности флюидов; MHF – концентрации плавиковой кислоты во флюидах в моль/дм3; МРМС Киркленд Лейк 1 – Интрузия; 2 – дайка гранит-порфира; МРМС Мурунтау; 3 – гранодиориты Сардаринского массива; 4 – дайка сиенитов; 5 – дайка гранодиорит-порфиров.

Для обоих типов МРМС реставрируются очень высокие значения общего давления при их кристаллизации, а также флюидов, что свойственно абиссальной фации глубинности становления рудогенерирующих гранитоидов. Храктерны более высокие значения восстановленности флюидов и концентрации MHF в постгранитных дайках, указывающие на подток более глубинных трансмагматических флюидов при их формировании.

Давление в очаге системы при формировании лейкогранитов и даек оценено в пределах 6–9 МПа (по соотношениям AlVI к AlIV в биотитах), указывающее на абиссальную фацию магматитов

Редкометалльное оруденение Горного Алтая (вольфрам, молибден, бериллий, литий, тантал, ниобий, олово) связано с редкометалльными гранитоидами щелочного ряда, плюмазитовыми редкометалльными лейкогранитами и палингенными гранитами известково-щелочного ряда [4, 5]. Для них оценены некоторые параметры флюидного режима (табл. 4).

Редкометалльные гранитоиды щелочного ряда кристаллизовались при температурах 650–850 °С и широком варьировании фугитивностей кислорода, воды и парциальных давлений углекислоты и воды. К Калгутинской рудно-магматической системе приурочено самое крупное в регионе по запасам молибден-вольфрамовое месторождение.

Плюмазитовые редкометалльные лейкограниты, с которыми связано оруденение лития, тантала, ниобия, формировались при самых низких температурах (530–550 °С) и значениях фугитивностей кислорода и воды. Этим параметрам отвечает максимальная восстановленность флюидов (табл. 3). Для гранитоидов Алахинского месторождения (литий, тантал, ниобий) в группе плюмазитовых лейкогранитов свойственны максимальные величины фугитивности воды при минимальных значениях температур кристаллизации, фугитивностей кислорода, отношений фугитивностей кислорода и воды, парциальных давлений углекислоты. Палингенные граниты известково-щелочного ряда в отличие от предыдущей группы кристаллизовались при более широком диапазоне температур (690–800 °С). Для них характерны повышенные значения фугитивности кислорода и логарифма отношений фугитивности кислорода и воды и сравнительно низкие показатели парциального давления углекислоты. С этими гранитоидами связаны небольшие по масштабам месторождения вольфрама, молибдена и бериллия.

Таблица 4

Некоторые параметры флюидного режима редкометалльных гранитоидов Горного Алтая (давление и фугитивность даны в барах)

Массивы, фазы

T, °C

lg fO2

f H2O

PH2O

K

Lg fHF fHCl

Горный Алтай

Редкометалльные гранитоиды щелочного ряда

Калгутинский I ф

680

–12,1

231

400

0,47

–2,35

Калгутинский II ф

690

–8,1

417

550

0,24

–0,92

Дайки эльванов

650

–2,0

415

540

0,22

–0,81

Осокинский

805

–4,1

488

820

0,06

–3,11

Колыванский

850

–5,1

330

470

0,08

–2,62

Турочакский

710

–8,0

427

490

0,18

–2,5

Цыганский

730

–8,0

390

480

018

–1,6

Бабырганский

840

–5,1

271

450

0,13

–2,61

Плюмазитовые редкометалльные лейкограниты

Алахинский

530

–18,0

349

580

0,65

1,52

Каракольский

550

–15,1

310

465

0,57

0,51

Джулалю

545

–16,1

267

600

0,51

0,49

Чиндагатуйский

550

–15,8

305

520

0,55

0,50

Палингенные граниты известково–щелочного ряда

Мяснухинский

675

–8,9

220

450

0,30

–2,78

Татарский

800

–3,9

235

460

0,21

–1,61

Шибетинский

700

–2,9

420

610

0,12

–0,85

Белокурихинский

690

–2,1

210

360

0,11

–1,28

Примечание: T, °C – температура кристаллизации гранитоидов; lg fO2 – логарифм фугитивности кислорода; f H2O – фугитивности воды; P H2O – парциальное давление воды; lg fHF/fHCl – логарифм отношений фугитивности плавиковой и соляной кислот; K – коэффициент восстановленности флюидов.

Выводы

Таким образом, роль летучих компонентов в магматогенных флюидах для формирования различных типов оруденения в различных регионах весьма велика. Для гигантских месторождений характерны признаки абиссальной фации глубинности и высокие парциальные давления летучих компонентов. В формировании гигантских месторождений важная роль принадлежит мантийным процессам, связанным с функционированием плюмов и мантийно-коровым взаимодействием.


Библиографическая ссылка

Гусев А.И. РОЛЬ ЛЕТУЧИХ КОМПОНЕНТОВ В ФОРМИРОВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ЭНДОГЕННОГО ОРУДЕНЕНИЯ // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 2. – С. 69-73;
URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=31333 (дата обращения: 23.10.2017).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.094