WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 |
Рычагов С.Н., Главатских С.Ф., Сандимирова Е.И., Белоусов В.И.

Раздел 5: РУДНАЯ МИНЕРАЛИЗАЦИЯ В ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ РУДНЫЕ МИНЕРАЛЫ В СТРУКТУРЕ ГИДРОТЕРМАЛЬНОМАГМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ: СОСТАВ, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ, УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ Рычагов С.Н., Главатских С.Ф., Сандимирова Е.И., Белоусов В.И.

Институт вулканологии ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, E-mail: rychsn@kcs.iks.ru Выделены и детально охарактеризованы рудные и силикатные минеральные образования в форме шаровидных глобулей и в других формах, установленные в пределах центральных частей современных высокотемпературных гидротермально-магматических систем Курило-Камчатской островной дуги. Методами минералогического, спектрального, микрозондового, рентгенофазового и др. анализов идентифицированы глобули самородного железа, магнетита, Fe-Ti-Mn-силикатные (гранат типа шорломита) и зональные с ядром из железа и оторочкой из магнетита с иоцитом, а также более сложные. Глобули включают микропримеси Ni Mn, Ti, Cu – до 5%; имеют преимущественно, правильную форму, часто полые и высокопористые, размером от 0,01 мм и меньше - до 1,7 мм. Все глобули в различной степени магнитны. Глобули трассируют открытые на глубину более 1,5 км термоподводящие зоны тектонических нарушений в структурах горстов. Источником их, повидимому, служат субвулканические тела, связанные с периферическими магматическими очагами, питающими гидротермальную систему. Предполагается, что данные минералы образуются за счет привнесения в метасоматиты «сухого» восстановленного флюида, имеющего температуру не менее 500-6000С, с глубин 1,5 – 2,0 км. Установлено, что пирит, образующий рассеянную вкрапленность в измененных породах, содержит микропримеси многих рудных и нерудных элементов в количестве до 3,2%.

Гидротермальный флюид обладает высокой газонасыщенностью и активно воздействует на формирование самой геологической структуры: образуются гидротермальные брекчии в зонах вскипания гидротерм и в приконтактовых частях субвулканических тел. Флюид привносит во вмещающие породы в микроколичествах Fe Mg, Mn, Ti, Cr Cu, Pb, Au, Ag, As, Al Si, K, Na, Ca и др.

,,, В целом, имеет место устойчивое повышение содержания этих и других элементов от ранних этапов формирования геотермального месторождения - к поздним. Кремнезем, находясь в гидротермах в форме силикагеля, выполняет роль селективного сорбента, который влияет на формирование рудоносных свойств гидротермальных растворов, дифференцирует сорбируемые металлы и обеспечивает их перенос.

Вероятно, современные высокотемпературные гидротермально-магматические системы островных дуг могут служить аналогом первого этапа формирования эпитермальных рудных месторождений.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 03-05-64044а, 05-05 79101к и 05-05-74029г).

ORE MINERALS IN THE STRUCTURE OF HYDROTHERMALMAGMATIC SYSTEMS: CONTENTS, DISTRIBUTION, CONDITIONS OF FORMATION Rychagov S.N., Glavatskikh S.F., Sandimirova E.I. and Belousov V.I.

Institute of Volcanology and Seismology FED RAS, Petropavlovsk-Kamchatsky, E-mail: rychsn@kcs.iks.ru Раздел 5: Рудная минерализация в геотермальных системах Ore and silicate spheric globules found in the present-day high-temperature hydrothermal-magmatic systems of Kuril-Kamchatka Island arc are discussed. Using mineralogical, spectral, microprobe, x-ray powder data etc., we identified the pellets of native iron, magnetite, Fe-Ti-Mn silicates (shorlomite-type garnet), and zonal aggregates with iron cores rimmed by magnetite and iozite. The pellets contain traces (up to 5%) of Ni, Mn, Ti and Cu; they are regularly shaped, often hollow, and highly porous, ranging in size from less than 0,01 to 1,7 mm. All the pellets are magnetic to a variable degree. The spheric globules occurences mark the position of the heat-conducting fault zones (as deep as 1,5 km) in horsts. The pellets are probably derived from a subvolcanic diorite bodys or peripheral magma chamber feeding the hydrothemal system. It is assumed that the pellets are transported from a depth of more than 1,5 – 2,0 km to metasomatites by a “dry” reduced fluid with a temperature not lower than 500-6000C. Pyrite occurs as disseminated particles in altered rocks and contains various metallic and nonmetallic elements (up to 3,3%).

Having high gas content, the hydrothermal fluid influences the geological structure of the system:

the hydrothermal breccias form in zones of hydrothermal solution boiling along the contacts with the subvolcanic bodies. The fluid introduces Fe, Mg, Mn, Ti, Cr, Cu, Pb, Au, Ag, Al, Si, K, Na, Ca, etc. into the wall rocks. Concentrations of these and some other elements steadily increase from early to late stages of hydrothermal deposit formation.

Apparently, the present-day high-temperature hydrohermal-magmatic systems of island arcs correspond to the first stage of epithermal ore deposit formation.

The work is performed with financial support of the Russian Foundation for Basic Research (projects 03-05-64044a, 05-05 79101k and 05-05-74029g).

1. Введение В последние годы гидротермально-магматические системы областей современного вулканизма все больше привлекают внимание исследователей как рудогенерирующие структуры. Предполагается связь между геотермальными и эпитермальными рудными месторождениями [43]. Однако, рудообразование в недрах современных гидротермально-магматических систем либо декларируется на основании косвенных данных (изучения металлоносности вулканических газов и гидротермальных растворов), либо исследуются минерало-рудообразующие процессы вблизи и на дневной поверхности [10, 17, 42]. Авторами настоящей работы показано, что в недрах современных гидротермально-магматических систем островной дуги происходит эволюция процессов минерало-рудообразования при переходе от прогрессивного к регрессивному этапам [26, 28, 46].



Решение вопроса об источнике рудного вещества обычно зависит от степени изученности конкретного рудопроявления и поэтому даже при весьма благоприятных обстоятельствах (например, детальной разбуренности объекта) не всегда возможно, поскольку каждый последующий этап минерало-рудообразования затушевывает информацию о предыдущих этапах за счет многократной повторяемости минералого-геохимических процессов. Решить эту проблему, на наш взгляд, можно принципиально с других позиций – изучения начальных этапов гидротермального минерало-рудообразования на примере современных высокотемпературных гидротермально-магматических систем.

Рычагов С.Н., Главатских С.Ф., Сандимирова Е.И., Белоусов В.И.

2. Отложение рудных минералов. Вероятные механизмы формирования современной рудной минерализации Шлиховым и минералогическим анализом из керна и шлама скважин, пробуренных в центральных блоках гидротермально-магматических систем Баранского, Северо-Парамуширской и, отчасти, Мутновской, выделены шаровидные минеральные образования (глобули), а также частицы в форме неправильных зерен.

Размер зерен колеблется от 0,01 мм и меньше – до 1,7 мм, преобладают тонкие зерна. Чаще всего это правильные глобули, реже овальные, каплевидные, уплощенные с двух сторон, и др. (рис. 1). Все глобули в различной степени магнитны. Многие зерна полые, с одним или более выходными отверстиями. Имеют гомогенное строение, а б в г д Рис. 1. Формы самородных металлов и интерметаллических соединений: а – типичные рудные и силикатные глобули с отверстиями для выхода газов, б – разрез рудного зерна, ядро состоит из самородного железа; в – кристаллы гематита на поверхности зерна, сложенного самородным железом и иоцитом; г – рудное зерно, поверхность образована гексагональными табличками магнетита; д – гранат шорломит, высокопористое зерно; а, б, в - электронный сканирующий микроскоп (МГУ), оператор В.Н. Соколов; г, д – электронно-микроскопический комплекс “JSM530+LinkISIS” (ИГЕМ РАН), оператор Н.В. Трубкин.

либо одно или несколько ядер, выделяющихся высокой отражательной способностью. Состав минералов определен на рентгеновском микроанализаторе “Camebax” и рентгенофазовым анализом на ДРОН-2 (табл. 1, условия съемки: Coизлучение, 30 kv, 30 mA [26, 27]. Идентифицированы следующие минералы: 1) ) самородное железо; 2) магнетит; 3) гранат шорломит, Fe-Ti-Mn-силикатные глобули;

4) зональные с ядром из самородного железа, имеющим примесь Ti, Mg, Ni Mn, Cu,, Cr и др. элементов до 5%, и оторочкой из магнетита и иоцита. Рентгенофазовым анализом установлено устойчивое содержание в минералах нескольких фаз:

железистый треворит - (Ni Fe Fe2O4, магнезиоферрит - MgFe2O4, хромит - FeCr2O4,, ) купрошпинель - CuFe2O4, донацит - (Fe, Mg)(Cr Fe O4, квондилит - Mg2TiO4 (табл.

, ) 2). Преобладают пористые или высокопористые зерна (характерные для шорломита), реже гомогенные массивные (типичные для самородных металлов и интерметаллических соединений).

Раздел 5: Рудная минерализация в геотермальных системах Табл. 1. Минеральный состав Табл. 2. Состав дополнительных магнитных глобулей. минеральных фаз в глобулях.

Примечание. В табл. 1 и 2 рентгенофазовый анализ выполнен на приборе ДРОН-2 в Институте вулканологии ДВО РАН. Аналитик: С.Г.Кокорев.

Кроме того, из пород разреза гидротермально-магматических систем Баранского, Северо-Парамуширской и (в меньшей степени) Мутновской выделены:

самородный Ni в виде самостоятельных фаз, железо-никелевых фаз, в срастании с самородным железом и кварцем; самородные Cu, Pb, Zn, Ag; соединения систем CuZn, Pb-Sn, Fe-Cr, Fe-C, Cu-Pb-Sn, Cu-Zn-Sn-Pb (твердые растворы и сплавы );

графит в форме гексагональных таблитчатых пластинок размером менее 0,5 мм;

муассанит; корунд.

Исследование распределения рудных минералов показало, что они характерны для зон восходящего потока гидротермального флюида – горстов, их краевых и осевых частей [27]. Метасоматиты на отдельных участках вертикального разреза горстов содержат большое количество самородных металлов и интерметаллических соединений: они выполняют пустоты и трещины, реже облекаются гидротермальной глиной и кварц-хлорит-гидрослюдистым агрегатом. Вместе с тем, эти минералы Рычагов С.Н., Главатских С.Ф., Сандимирова Е.И., Белоусов В.И.

отсутствуют в зонах питания системы – в опущенных блоках на участках охлаждения пород. В опорном геологическом разрезе Северо-Парамуширской гидротермально-магматической системы самородными металлами и интерметаллическими соединениями обогащен интервал брекчированных и высокопроницаемых туфов и туффитов, ниже развивается прожилково-вкрапленное сульфидное оруденение [25]. В целом, распределение рудных минералов отражает вертикальную зональность и, соответственно, термодинамические параметры и окислительно-восстановительные условия в недрах системы: зона, сложенная преимущественно сульфидами (960-2500 м) и формирующаяся в условиях восстановительной среды при температурах не менее 250-3000С переходит в зону, представленную рудными окислами (0-960 м). Вероятно, температуры образования последних не превышают 2000С. Минеральные выделения, сложенные самородными металлами и интерметаллическими соединениями, приурочены к границе перехода между этими зонами: геохимический барьер образуется на наиболее проницаемом участке в области активной циркуляции и кипения газо-гидротермального флюида.





Подтверждается вывод, сделанный на основании изучения палеогидротермальных систем, о концентрации рудоносных растворов в определенных структурах вследствие фильтрационной неоднородности геологической среды [19, 31].

По-видимому, химические соединения, за счет которых образуются самородные металлы и интерметаллиды, формируются при высоких температурах (от 500-600 и выше - до 300-2500С) в восстановительных условиях, в апикальной части источников теплового и рудного питания (субвулканических тел) и выносятся к дневной поверхности «сухим» флюидом. В пользу наличия восстановленного флюида в близповерхностных условиях свидетельствует факт выделения большого количества водорода из термальных источников в пределах горстов [7]. Не исключено, что восстановленные газы не успевают окисляться вследствие высокой скорости их подъема или близости к дневной поверхности магматического очага, а также участия в составе гидротермального флюида элементоорганических соединений [32]. Видимо, в динамических условиях развития систем, в т. ч.

гидротермальных, полного окисления флюида не происходит [36]. Изучение самородных металлов и интерметаллических соединений показало, что гидротермальный флюид обладает высокой газонасыщенностью и активно формирует геологическую структуру: образуются гидротермальные брекчии в зонах современных тектонических нарушений, полимиктовые комбинированные брекчии с Раздел 5: Рудная минерализация в геотермальных системах сульфидной минерализацией в экзо- и эндоконтактовой зоне субвулканических тел.

К участкам неоднократного брекчирования и приурочено отложение самородных металлов и интерметаллических соединений. Это может служить индикатором геологической структуры гидротермальных систем, что было отмечено ранее для эпитермальных рудных месторождений [18].

В теории гидротермального рудообразования известно, что кварц, халцедон, сульфиды и другие минералы ранних стадий несут в себе тонкодисперсную вкрапленность золота, на поздних этапах эволюции систем происходит укрупнение Au, образование богатых рудных минеральных ассоциаций. Эта тенденция намечается и для современных гидротермальных систем и геотермальных месторождений. С рудогенерирующим флюидом происходит привнос в систему Fe, Mn, Mg, Ti, Cr Al Si, K, Na, Ca и др., входящих в состав интерметаллических,, соединений. Пирит современной высокотемпературной гидротермальномагматической системы в зонах восходящего потока гидротерм включает еще более широкий спектр микропримесей: Au, Ag, As, Hg, Pb, Cu, Mg, Mn, Mo, Co, Ni Zr, V,, Si, Al, в количестве до 3,2 %, что согласуется и с составом глубинных растворов, обогащенных этими же элементами [23]. В целом, имеет место устойчивое повышение содержания рудных элементов от ранних этапов формирования гидротермально-магматической системы к поздним: сульфиды и глины остывающей Паужетской системы содержат Au до 0,1 г/т, Ag до 0,5 г/т, As до 300 г/т, Sb до 60 г/т и др. [34].

Таким образом, при изучении рудной минерализации установлено следующее.

1. В современных высокотемпературных гидротермально-магматических системах Курило-Камчатской островной дуги происходит формирование самородных металлов состава Fe, Ni, Cu, Pb, Zn, Ag; интерметаллических соединений Cu-Zn, PbSn, Fe-Cr, Cu-Pb-Sn, Cu-Zn-Sn-Pb; графита, корунда, муассанита и др. минералов, характерных для восстановительной минералообразующей среды.

2. Состав и распределение самородных металлов и интерметаллических соединений служат индикаторами состава, условий формирования и разгрузки восстановленного рудогенерирующего газо-гидротермального флюида. Флюид зарождается (трансформируется) на больших глубинах под влиянием магматического теплового источника и является отражением воздействия интрателлурического потока (по Д.С.Коржинскому [13, 14]) на породы верхних горизонтов земной коры.

Рычагов С.Н., Главатских С.Ф., Сандимирова Е.И., Белоусов В.И.

3. Самородные металлы и интерметаллические соединения служат индикаторами геологической структуры высокотемпературных гидротермально-магматических систем: они трассируют открытые на глубину не менее 1,5 – 2,0 км зоны тектонических нарушений в осевых частях горстов.

4. Самородные металлы и интерметаллические соединения являются индикаторами относительного возраста гидротермально-магматических систем: большая часть этого рудного материала образуется на этапе прогрессивного развития, трансформируясь в сульфидные и оксидные формы в процессе эволюции систем. За счет этого в гидротермально-магматических системах образуется геохимическая зональность (снизу – вверх): сульфидная минерализация – зона формирования самородных металлов и интерметаллических соединений – оксидная минерализация.

Pages:     || 2 | 3 |










© 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.