WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
Раздел 1. Геотермальные и минеральные ресурсы, общие вопросы ОСОБЕННОСТИ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА И УСЛОВИЙ МИНЕРАЛОРУДООБРАЗОВАНИЯ СОВРЕМЕННЫХ РУДООБРАЗУЮЩИХ ВУЛКАНОГЕННЫХ ГАЗОГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ КАМЧАТКИ Карпов Г.А.

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, г. Петропавловск-Камчатский, E-mail: karpovga@kcs.iks.ru Коротко рассматриваются особенности минерального состава пневматолитов и эксгаляционных образований, связанных с фумарольными выходами (Большое трещинное Толбачинское извержение, Активная воронка Мутновского вулкана и др.), а также метасоматитов и обогащенных рудным веществом осадков в приповерхностных зонах современных рудообразующих вулканогенных гидротермальных систем (Киреунской, Апапельской, кальдеры Узон и др.).

Приводятся данные о содержании рудных элементов (As, Sb, Hg, Au, Ag) в газовой фазе, растворах и минеральном веществе в очагах разгрузок современных вулканогеных газо-гидротермальных систем.

Делается вывод о конвергентности рудной специализации пневматолитового и собственно гидротермального процессов в современном вулканическом поясе Камчатки.

BULK COMPOSITION AND CONDITIONS OF MINERAL AND ORE- FORMATION IN MODERN ORE-FORMING VOLCANOGENIC GAS – HYDROTHERMAL SYSTEMS OF KAMCHATKA Karpov G.A.

Institute of volcanology and seismology FED RAS, Petropavlovsk-Kamchatsky E-mail: karpovga@kcs.iks.ru The aim of this study is to assume the features of mineral composition in exhalative formations and pneumatolytes related to fumarolic vents (The Great fissure Tolbachik eruption and active vent at Mutnovsky volcano, etc.), and metasomatites and ore-rich sediments in shallow layers of modern ore-forming volcanogenic hydrothermal systems (the Kireunskaya; the Apapelskaya and Uzon caldera). The data presented in this paper show the content of ore-elements (As, Sb, Hg, Au and Ag) in a gas phase, solutions and mineral substance in discharge vents of modern volcanogenic gas-hydrothermal systems. We concluded the article with comments on convergence of ore mineralization in pheumatolyte and hydrothermal processes in modern volcanic belt of Kamchaka.

Трудами многочисленных исследователей-металлогенистов, среди которых следует особенно выделить отечественных ученых – С.С. Смирнова, Ю.А. Билибина, А.Г. Бетехтина, В.И. Смирнова, Е.А. Радкевич, Г.С. Дзоценидзе, Г.М. Власова, В.Н.

Котляра, Г.Ф. Яковлева, Г.А. Твалчрелидзе, Х.М. Абдуллаева, М.М. Василевского, Карпов Г.А.

В.И. Гончарова, а из зарубежных – В. Линдгрена, В.Г. Эмманса, Х. Шнейдерхена, А.Е. Рингвуда, Г.С. Йодера и др. к настоящему времени разработаны и получили всеобщее признание структурно-геологические, минералого-петрографические и геохимические критерии генетической связи различных типов рудных месторождений с разнообразными комплексами магматических пород. Наиболее детально эти признаки изучены и систематизированы для интрузивных комплексов.

Получила признание концепция плутоногенной металлогении, в основе которой лежит контроль месторождений платины, хрома, никеля, меди, ванадия, титана магматическими породами фемического профиля, а месторождений золота, серебра, олова, вольфрама, редких металлов – изверженными породами сиалического типа.

В известной мере обоснованы представления, по крайней мере, о парагенетической связи некоторых месторождений гидротермального генезиса с малыми интрузиями, субвулканическими телами и другими магматическими образованьями. Но вопрос об источнике рудного вещества, формирующего рудообразующие гидротермальные растворы, до сих пор для большинства гидротермальных месторождений решен далеко неоднозначно.

В этой связи важное познавательное значение имеют исследования гидротермальных процессов в областях современной тектоно-магматической активности. Одной из таких областей является Курило-Камчатская вулканическая дуга, где сосредоточено около 100 действующих вулканов и несколько сотен проявлений постмагматической деятельности.

Постмагматическая стадия вулканизма проявляется в процессе остывания самих изверженных пород и, в основном, в результате остывания и кристаллизационной дифференциации магматического расплава в неглубоко залегающих магматических камерах. На поверхности Земли она выражается фумарольно-сольфатарной деятельностью и проявлениями мофет, термальных источников и гейзеров. Вулканогенные флюидные потоки, поднимающиеся к поверхности Земли, по-видимому, состоят из смеси магматических летучих, в различной степени контаминированных компонентами инфильтрационных и/или седиментационных водно-солевых систем тех геологических структур, через которые они мигрируют. Соответственно, в зависимости от состава материнских магматических расплавов и регенерированных водно-солевых систем пород, перекрывающих магматические очаги, формируются флюидные потоки различного солевого и микроэлементного состава. Естественно, по пути своего следования они Раздел 1. Геотермальные и минеральные ресурсы, общие вопросы производят метасоматическую проработку пород, а на геохимических барьерах разного рода при этом осаждаются рудные компоненты и при благоприятных условиях могут формироваться рудные месторождения.

J.W. Hedenquist и J.B. Lowenster в своей сводке [21] подчеркивают наличие генетической связи между магмами и гидротермальными рудными месторождениями.

Как будто бы подтверждают это и экспериментальные исследования и физико-химическое моделирование систем «магма-флюид», которые показали, что металлы и лиганды могли быть мобилизованы из магмы. Ссылаясь на натурные наблюдения в Новой Зеландии, где действующий вулкан «Белый Остров» выбрасывает в год порядка 0,13х106 т SO2; 1,9x106 т H2O; 0,4х106 т CO2; 110 т Cu и более 350 кг Au, и на аналогичные данные, например, по вулканам Аляски (вулкан Августин), Италии (Этна), Хеденквист и Лоунсгер допускают, что при достаточно большом времени взаимодействия магматических и гидротермальных систем именно дегазирующие магмы могут быть источником металлов, достаточным для создания гидротермальных месторождений.



Исследования специфики вещественного состава и условий минералорудогенеза в очагах разгрузок современных вулканогенных газо-гидротермальных систем Камчатки дают важную информацию о источниках рудного вещества и содействуют развитию общей теории гидротермального рудообразования.

Так, работы С.И. Набоко и ее учеников – С.Ф. Главатских, Л.П. Вергасовой, Е.К. Серафимовой и др. [15,16,17,18] позволили не только существенно расширить список минералов постмагматической стадии вулканизма, но и выявили основные закономерности распределения рудных элементов, в первую очередь Cu, Zn, Bi, Au, Ag, As, Sb, Hg в метасоматитах и эксгаляционных образованиях, связанных с базальтоидным вулканизмом. Например, ими показано, что рудные минералы, осаждавшиеся непосредственно из магматических газов в околожерловых камерахловушках на Северном прорыве Большого трещинного Толбачинского извержения представлены хлоридами, оксихлоридами, сульфатами, оксисульфатами, окислами Cu, Pb, Zn, Fe, Al V, Te, Se Bi и самородными металлами, в том числе самородным,, золотом.

Эти открытия дали толчок к развитию нового научного направления в структурной минералогии и неорганической кристаллохимии – т.н. новой кристаллохимии, которая строится на базе катионных тетраэдров ХА, например Карпов Г.А.

[OСu4]6+, в которых центральным атомом является анион Х (например, кислород О, не входящий в кислотные радикалы), а в вершинах располагаются атомы металла А.

Комплексы тетраэдров ХА формируют остов кристаллической структуры, который определяет многие физические и химические свойства данных соединений. В развитие этих исследований уже вышла в свет великолепная книга соавторов Л.П.

Вергасовой во многих статьях – С.В. Кривовичева и С.К. Филатова «Кристаллохимия минералов и неорганических соединений с комплексами анионцентрирвоанных тетраэдров», 2001 г.

Следует отметить и выявленные работами С.И. Набоко, С.Ф. Главатских, Е.К.

Серафимовой и др. закономерности в распределении золота и серебра. Самородное золото ассоциируется с хлоридами, оксихлоридами меди, фторидами, эвхлорином, халькактином, афтитолитом и шариковидным кварцем в зонах выхода газов с температурой порядка 450оС. В повышенных содержаниях Au и Ag определены во фторидно-кремнистых пневматолитах. Таким образом, эти пневматолиты могут служить поисковым критерием на наличие рудных скоплений.

Исследования И.А. Меняйлова и др. [11] на БТТИ позволили впервые получить данные о содержании Au и Ag в магматических газах. В конденсате газов из магнезиального базальта было определено Au до 0,088 мг/л, Ag до 0,012 мг/л.

Причем только за 2,5 месяца деятельности Северного прорыва из базальтового очага вулканическими газами было вынесено 854 т Cu; 432 т Pb; 4,6х103 т Zn; 1,4х104 т Pt;

2,1х103 т Sb; 1,2х103 т As; 5,1 т Au; 1,3 т Ag. После завершения этого извержения на фумарольных полях стала формироваться корка Cu-Zn оруденения [3]. К настоящему времени в списках минералов вулканогенно-эксгаляционного генезиса, обнаруженных на Камчатке, значится уже более 100 минералов (табл. 1). И тем не менее, это оруденение имеет лишь минералогический интерес. Оксосульфаты, оксохлориды и хлориды меди, свинца, цинка и других элементов, отлагающиеся в приповерхностной зоне выходов фумарол, очень неустойчивы и со временем растворятся, если не будут перекрыты материалом последующих извержений.

Раздел 1. Геотермальные и минеральные ресурсы, общие вопросы Таблица 1. Список минералов вулканогенно-эксгаляционного генезиса (по материалам Л.П. Вергасовой, С.К.Филатова,1992; и Е.К. Серафимовой, 1992) САМОРОДНЫЕ 25 Брусит5 Mg(OH)1 Самородное золото5 Au 26 Сассолин2,3,5,7,10 B(OH)2 Цинкистая медь5 Cu,Zn 27 Гидрооксиды Fe 3 Самородное железо5 Fe ФТОРИДЫ 4 Самородный алюминий5 Al 28 Флюорит1,5,6,10 CaF5 Графит1 C 29 Селлаит1,5,6 MgF6 Самородный кремний5 Si 30 Гиератит1,5 K2SiF7 Сера ромбическая1-3, 5 15 S 31 Малладрит5,6 Na2SiFКАРБИДЫ 32 Криптогалит1,6 (NH4)2SiF8 Муассанит2,5 SiC 33 Хиолит6 Na5Al3FСУЛЬФИДЫ 34 Веберит6 Na2MgAlF9 Пирит2,5,7,9,12 FeS2 35 Эльпасолит1,5,6 K2NaAlF10 Марказит7,9,14 FeS2 36 Ральстонит1,3,5,6,10 Nax(MgxAl2-x)(F,OH)6·yH2O 11 Реальгар5 As4S4 37 Влодавецит5 AlCa2(SO4)2F2Cl·4H2O 12 Аурипигмент5As2S3 ХЛОРИДЫ И ОКСИХЛОРИДЫ ОКИСЛЫ И ГИДРООКИСЛЫ 38 Нашатырь1,5,6,8-11 NH4Cl 13 Тенорит1,5 CuO 39 Галит1,3,5,6,10 NaCl 14 Массикот3 PbO 40 Сильвин1,2,5,6 KCl 15 Гематит1-7,10 Fe2O3 41 Нантокит5 CuCl 16 Щербинаит3,5,10 V2O5 42 Толбачит5 CuCl17 Магнетит10 Fe3O4 43 Котуннит5PbCl18 Маггемит5 -Fe3O4 44 Хлормагнезит1,5 MgCl19 Магнезиоферрит1,5 MgFe2O4 45 Гидрофилит1,5 CaCl20 -кристобалит1-3,5 SiO2 46 Молизит1,5,8,10,11 FeCl21 Тридимит1,5,10 SiO2 47 Меланоталлит5 Cu2Ocl22 Опал1-5,7-10 SiO2·nH2O 48 Хлоралюминит1,10 AlCl3·6H2O 23 Ильземаннит3,10 Mo3O8·nH2O 49 Атакамит5 Cu2Cl(OH)24 Вернадит1 MnO2·nH2O 50 Боталлакит5 Cu2Cl(OH)51 Пономаревит5 K4Cu4Ocl10 84 Халькантит5 CuSO4·5H2O 52 Эриохальцит1,5 CuCl2·2H2O 85 Гексагидрит5 MgSO4·6H2O 53 Эритросидерит1 K2FeCl5·H2O 86 Мелантерит2,10 FeSO4·7H2O 54 Кремерзит1 NH4KFeCl5·H2O 87 Эпсомит2,3,5,7 MgSO4·7H2O 55 Бишофит1,5 MgCl2·6H2O 88 Рёмерит12 Fe2+Fe3+2 (SO4)4·22H2O 56 Лесюкит5 Al2(OH)5Cl·2H2O 89 Пиккерингит2,5,7-9 MgAl2(SO4)4·22H2O 57 Митчерлихит5 K2CuCl4·2H2O 90 Галотрихит1-3,7-9,12 Fe2+Al2(SO4)4·22H2O 58 Карналлит5,10 KMgCl3·6H2O 91 Кокимбит2,6 Fe2(SO4)3·9H2O 59 Тахигидрит5 CaMg2Cl6·12H2O 92 Алуноген1-3,5-9,12 Al2(SO4)3·nH2O 60 Гидроксил-хлориды Fe,Mg5 93 Долерофанит5 Cu2OSOКАРБОНАТЫ 94 Эвхлорин1,5,10 NaKCu3O(SO4)61 Натрит5 Na2CO3 95 Федотовит5 K2Cu3O(SO4)62 Кальцит5 CaCO3 96 Ключевскит5 K3Cu3Fe3+O2(SO4)63 Термонатрит5 Na2CO3·H2O 97 Алюмоключевскит5 K3Cu3AlO2(SO4)64 Несквегонит5 Mg(HCO3)(OH) ·2H2O 98 Камчаткит5 Kcu3Ocl(SO4)65 Гидромагнезит5 g4(CO3)3(OH)2·4.5H2O 99 Пийпит5 K4Cu4O2(SO4)4·MeCl (Me-Na,Cu+) 66 Дипингит5 Mg5(CO3)4(OH)2·5H2O 100 Набокоит5 Cu7Te4+O4(SO4)5·KCl 67 Хлорартинит5 Mg2CO3ClOH·3H2O 101 Атласовит5 Cu6Fe3+Bi3+O4(SO4)5·KCl СУЛЬФАТЫ И ОКСИСУЛЬФАТЫ 102 Магнезиокопиапит5 MgFe3+4 (SO4)6(OH)2·20H2O 68 Арканит5 K2SO4 103 Ванадиевый сульфат69 Тенардит1-3,5,6 Na2SO4 АРСЕНАТЫ 70 Метатенардит2Na2SO4 104 Ламмерит5 Cu3(AsO4)71 Англезит5 PbSO4 105 Аларсит5 AlAsO72 Ангидрит1-3,5-7 CaSO4 ВАНАДАТЫ 73 Халькокианит5 CuSO4 106 Макбёрнейит5 Cu3(VO4)74 Миллозевичит3,7,9 (Fe,Al)2(SO4)3 107 Аверьевит5 Cu5(VO4)2O2·nMX (M=K,Cs,Rb) 75 Афтиталит1,3,5,10 (K,Na)3Na(SO4)2 108 Ленинградит5 PbCu3(VO4)2Cl76 Лангбейнит5 K2Mg2(SO4)3 СЕЛЕНИТЫ 77 Глауберит1,2,7 Na2Ca(SO4)2 109 Софиит5 Zn2(SeO3)Cl78 Блёдит2,5,6 Na2Mg(SO4)2·4H2O 110 Ильинскит5 Cu5(SeO3)2O2Cl2·NaCl 79 Вольтаит2,6,7 K2Fe2+5Fe3+4(SO4)12·18H2O СИЛИКАТЫ 80 Тамаругит5 NaAl(SO4)2 111 Афвиллит1 Ca3Si2O4(OH)81 Бассанит1-8 2CaSO4·H2O 112 Диопсид5 CaMg(Si2O6) 82 Кизерит1,5,10 MgSO4·H2O 113 K,Na – полевые шпаты83 Гипс1-15 CaSO4·2H2O Примечание: 1 – в. Ключевской (побочные прорывы); 2 – в. Шивелуч; 3 – в. Безымянный; 4 – в. Плоский Толбачик; 5 – БТТИ, Северный прорыв; 6 – в. Карымский; 7 – в. Авачинский; 8 – в.





Корякский; 9 – в. Мутновский; 10 – в. Алаид (побочный прорыв 1972 г.); 11 – в. Тятя (побочный прорыв 1973 г.); 12 – в. Эбеко; 13 – в. Кизимен; 14 – в. Жупановский; 15 – в. Горелый.

Карпов Г.А.

В паро-газовой фазе фумарол в межпароксизмальную стадию извержений вулканов рудные элементы также присутствуют, хотя и в менее значительных количествах. Так, по данным М.Е. Зеленского [5] в высокотемпературной (500700оС) фумароле Активной воронки Мутновского вулкана содержится (мг/л): Zn до 0,17; Pb – 0,13; As – 4,7; Sb – 0,019; Hg – 0,16; Ag – 0,0063; Cd – 0,025; Sr – 0,026; Br – 3,7; Tl – 0,098. В атмосферу выносится порядка 1-7,5 кг/сут (Cd+Tl+Pb+Bi) и до n·100 кг/сут (As+B+Na). В прилегающих же к выходам фумарол участках термального поля наблюдаются лишь эпизодические образования сульфидов и сульфосолей. То есть можно говорить лишь о потенциальной рудоносности современных магматогенных (вулканогенных) флюидных систем. Но на какой же глубине и каким образом перехватываются рудные элементы из вулканогенных флюидных потоков и могут ли последние формировать рудообразующие гидротермальные системы Не выяснен также вопрос – способны ли конкретные магматические очаги, питающие вулканические центры, обеспечить рудными компонентами вулканогенные гидротермы. То есть, в конечном итоге, конвергентны ли современные гидротермальные системы, связанные с зонами вулканотектонической активности с более древними классическими рудообразующими гидротермами. Ярким апологетом сходства современных вулканогенных гидротермальных систем с древними и убежденным сторонником исследований рудообразующей роли современных гидротерм была С.И. Набоко [13,14]. Мы также поддерживаем эту гипотезу для, например, Узон-Вайотапского типа современных рудообразующих гидротермальных систем [7,8], локализованных в кальдерных структурах, специализированных на As, Sb, Hg и имеющих на небольшой глубине золото-серебряное эпитермальное оруденение [20]. С.И. Набоко отметила, что в открытой системе вулканического процесса золото и серебро выносится газами и рассеивается в окружающей среде. В эксгаляционной минерализации фиксируется не более 10% выносимых благородных металлов.

В противоположность пневматолитовому рудогенезу в очагах разгрузки современных гидротермальных систем растворы имеют невысокое содержание Au и Ag, но перераспределение золота и серебра между гидротермальными осадками и метасоматитами происходит с накоплением их в осадках (табл. 2).

На Камчатке наиболее изученная современная вулканогенная система локализована в кальдере Узон [2,7,12]. Узонское рудопроявление впервые обследовано сотрудниками Института вулканологии АН СССР С.И. Набоко и С.Ф.

Раздел 1. Геотермальные и минеральные ресурсы, общие вопросы Карпов Г.А.

Главатских [12] более тридцати пяти лет тому назад, и с тех пор интерес к нему не убывает. Оруденение интенсивно изучается в различных аспектах, разными исследователями. Этот интерес определяется уникальным характером гидротермальной системы Узон, отличающейся рядом особенностей, редко встречающимися одновременно в пределах одного объекта.

В кальдере Узон локализована одна из самых мощных по выносу тепла гидротермальных систем Камчатки, а также уникальная по многим параметрам современная рудообразующая гидротермальная система.

В чем заключается ее уникальность Во-первых, здесь с термальной площади всего 0,7 км2 в течение порядка 10000 лет происходит естественная разгрузка тепла, удельный вынос которого оценивается величиной 100 кал/с.м2. Зимой эта площадь не покрывается снегом.

Рудообразующие растворы кальдеры Узон имеют хлоридно-натриевый состав, обогащены бором, кремнекислотой, аммиаком, имеют повышенные содержания лития, рубидия, цезия, рудных элементов – мышьяка – до 6-30 мг/л, сурьмы – до 0,01 мг/л и ртути – до 0,03 мг/л, золота (иногда до 0,015 мг/л) [7].

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.