Флюидные включения как источник генетической информации о процессах рудообразования: На примере месторождений Дальнего Востока

f*.

Актуальность исследований. Проблема образования рудных месторождений, обязанных своим происхождением магматическим эманациям, всегда вызывала у геологов большой интерес, являясь предметом острых дискуссий. Решение ряда важных для геологии вопросов, таких как роль магматизма в гидротермальном рудообразовании, условия и причины генерации и транспортировки рудных компонентов, конкретизация источников рудообразующих металлоносных растворов, возможно лишь при наличии объективной информации о физико-химических параметрах магмои рудообразования. Одним из наиболее перспективных в этом плане является термобарогеохимический метод, основанный на выявлении и разностороннем изучении первичных включений в минералах магматических пород и ассоциированных с ними рудных образований, с последующим сопоставлением составов магматических флюидов и рудообразующих растворов. Применение метода термобарогеохимии предусматривает установление последовательности ^ захвата флюидных включений в минералах магматических пород рудно-магматических систем и в различных минеральных ассоциациях месторождений, реконструкцию по флюидным включениям таких параметров, как температура, соленость, газосодержание и металлоносность магматических флюидов и палеогидротерм, выяснение уровня металлоносности флюидов, ответственных за рудообразование, установление природы металлоносных растворов.

Богатая информация, полученная в результате изучения включений, используется непосредственно при поисках и разведке рудных месторожденийфлюидные включения, содержащие углеводороды и воду, позволяют решать спорные вопросы, касающиеся механизма первичной миграции нефтидля исследований в области химии растворов включения являются прекрасными образцами автоклавов, позволяющих набрюдать поведение фаз при высоких температурах и давлениях. Они позволяют выяснять различные вопросы петрогенезиса и тектоники в сложных сериях магматических и метаморфических пород, а также прогнозировать вулканические извержения. В геммологии ^ включения являются единственным надежным инструментом, при помощи которого специалисты могут отличить природный драгоценный камень от его искусственного аналога.

Вопрос об источниках рудообразующих растворов — один из наиболее важных в теории рудогенеза. Для большинства геологов, занятых поисками и исследованием гидротермальных месторождений вольфрама, олова, молибдена, золота и других металлов, закономерный характер связи этого оруденения с гранитоидными интрузиями представляется несомненным. Имеются факты, позволяющие трактовать указанную связь как генетическую, т. е. считать, что рудоносные растворы являются дериватами рудоматеринской интрузии. Большое значение для формирования этих взглядов имеет почти повсеместная пространственная приуроченность рассматриваемых месторождений к гранитным массивам или их экзои эндоконтактам, зональное расположение оруденения относительно гранитных массивов, многократное чередование во времени проявлений гидротермальной и магматической деятельности. Кроме геологических фактов, существуют общие теоретические положения и эмпирические закономерности, подтверждающие правомерность признания генетической связи оруденения с гранитоидным магматизмом. В результате экспериментального исследования водно-силикатных систем получено надежное физико-химическое обоснование представлений о неизбежности отделения -§> магматогенных гидротермальных растворов (дистиллята) от кристаллизующейся магмы. Расчеты, основанные на эмпирическом материале, а также на термодинамических методах оценки рудогенерирующей способности гранитной магмы, свидетельствуют о том, что при благоприятных условиях месторождения могут образовываться при дегазации даже сравнительно небольших гранитных интрузий.

Несмотря на убедительность аргументов в пользу генетической связи оруденения с интрузиями, во многих случаях они не содержат прямых доказательств такой связи, а лишь свидетельствуют о ее принципиальной возможности. Пространственную и временную совмещенность месторождений многих металлов с гранитными интрузиями можно также объяснить совпадением путей движения магматических и гидротермальных продуктов общего глубинного источника. Металлы могут извлекаться как из породы уже затвердевшего гранитного массива, так и из вмещающих его пород. В этот процесс могут вовлекаться нагретые в околоинтрузивной зоне метеорные воды. Сам интрузив,, 4 являясь источником тепловой энергии, создает вокруг себя термоградиентное поле, под влиянием которого происходит закономерное перераспределение металлов. В большинстве случаев такая интерпретация не противоречит геологическим наблюдениям и указывает на возможность иного способа образования месторождений и рудопроявлений.

Достаточно обоснован еще один из теоретически возможных способов образования рудных месторождений, который предполагает существование вертикально протяженных магматических колонн, играющих роль эффективных проводников мантийных металлоносных флюидов.

Таким образом, в теории существует возможность нескольких вариантов связей между магматическими и гидротермальными процессами, но выяснить, какой из них является ведущим в природных условиях, можно только посредством изучения конкретных объектов. Именно поэтому в настоящее время особый интерес представляют данные о характере связи реальных месторождений с конкретными гранитоидными интрузиями.

Одна из самых серьезных проблем теории гидротермального рудообразования — проблема металлоносности растворов. Существенная роль растворов, расплавов, раствор-расплавов или какой-либо иной субстанции, способной концентрировать рудное вещество, интуитивно предполагалась многими исследователями. Один из ведущих специалистов в области геохимии рудообразующих растворов Х. Л. Варне, обобщив имеющиеся данные, пришел к заключению, что «.они свидетельствуют о высокой концентрации серы и металлов в рудных растворах, намного превышающей 10 мг/л. Тем не менее отсутствие точных данных о концентрации металлов и серы в рудных растворах остается досадным препятствием для процесса рудного переноса» [Варне, Гаманский, 1970]. В более поздней его работе [Варне и др., 1982] сообщается, что «.для руд железа, цинка, свинца и меди рудообразующие растворы несут n х 10 — п х 10″ 3 мг/л общего металла», и это определение интервала концентраций было первой и очень важной количественной информацией, т.к. расшифровка геохимической истории рудообразующих компонентов немыслима без количественных данных о содержании металлов [Рейф, 1990, 1992]. Количественные определения содержаний вольфрама, молибдена, других металлов в России стали возможны относительно недавно, благодаря разработке в ГИН СО РАН Ф. Г. Рейфом. и Ю. М. Ишковым [Ишков, Рейф, 1990] методики лазерно-спектрального анализа (ЛСА) жидкой фазы флюидных включений. С момента создания первого варианта методики она постоянно совершенствовалась, и к настоящему времени по своим характеристикам (абсолютные пределы обнаружения, размер исследуемых включений и т. д.) имеет преимущества при сопоставлении с методиками — аналогами, разработанными в других странах мира.

Большой объем информации по обсуждаемой проблеме получен в результате количественного исследования, проведенного при участии соискателя на единой технико-методической основе в рамках межинститутской программы СО РАН «Металлоносность рудообразующих флюидов». Впервые были получены количественные данные о металлоносности растворов, законсервированных в виде флюидных включений в минералах дальневосточных рудных объектов. В частности, объединенными усилиями сотрудников шести академических институтов СНГ полученны результаты по исследованию металлоносности растворов восемнадцати месторождений различной рудной специализации: шести золоторудных, двух серебрянных, жильного серебро-полиметаллического, двух медноколчеданных, одного колчеданно-полиметаллического, трех порфировых медно-молибденовых, одного штокверкового молибденового, четырех жильных вольфрамовых и вольфрамово-оловянных [Рейф, Прокофьев, Боровиков и др., 1992]. Кроме того, в работе приведены результаты анализа магматических флюидов вольфрамоносной гранитной интрузии и трех групп # остаточных (камерных и миароловых) пегматитов. На большинстве месторождений для анализа подбирались включения дорудной, рудной (преимущественно) и пострудной стадий.

Обобщение результатов, полученных по исследованным месторождениям, позволяет заключить, что, вопреки общепринятому мнению [Малинин, Хитаров, 1984; Чевычелов, 1987; Рафальский, 1987; и др.], концентрацию рудных элементов в гидротермах порядка 0,01 г/кг (10 ррт) нельзя считать достаточной для формирования месторождений. Скорее всего, уровень достаточности близок к 10 г/кг, однако для надежного обоснования этой границы необходимы дополнительные исследования, так как в образовании и преобразовании большинства изучавшихся объектов участвовали гидротермы, содержание металлов в которых менялось в широких пределах (до 4 порядков), а происхождение и роль высокометаллоносных растворов в формировании руд в ряде случаев еще не выяснены до конца.

Сомнения в существовании природных растворов с концентрациями рудных > элементов, достигающими максимальных оценок, полученных методом ЛСА, до сих пор существуют и высказываются многими исследователями. Однако в экспериментах J.R.Taylor & V.J.Wall [Taylor & Wall, 1993] при 700−800°C, 2 kbar получены концентрации Sn до нескольких г/кг раствора, а в опытах Н. И. Коваленко [Коваленко и др., 1986] при 500 °C и 1000 атм в солянокислых растворах содержание Sn в равновесии с касситеритом достигает 10−12 г/кг. Определения концентрации Sn в природных флюидных включениях другими методами пока очень малочисленны. C.A.Heinrich et al. [Heinrich, 1992] методом PIXE (протон-индуцированная рентгеновская эмиссия) определил во включениях магматического флюида гранитов Мол (Австралия) содержание Sn до 0.8 г/кг. В том же рудном районе на ряде Sn-W месторождений концентрации Sn до 1.7 г/кг в ФВ из рудных жил определил A. Audetat [Audetat et al, 2000], методом масс-спектроскопии с лазерной абляцией (LA-ICPMS).

Термобарогеохимический подход к решению проблем рудогенеза обоснован и успешно реализован в отношении вольфрамовых, молибден-вольфрамовых, молибденовых, оловянных и комплексных месторождений Забайкалья, Казахстана, Северного Кавказа грейзенового, кварцево-жильного, штокверкового типов, объединяемых в грейзеново-жильную рудную формацию (ПЖРФ) [Рейф, 1976, 1982, 1990, Reif, 1995; Рейф, 1997, 2001, Кигай, 1995, и др.].

Дальневосточные разнометальные (вольфрамовые, оловянные, редкометальные) месторождения изучены в меньшей степени. За последние годы увеличилось число исследованных объектов [Хетчиков и др., 1991 — 1995, 1997; Сущевская, 1992, 1995; Ханчук, 2001, 2002; Пахомова, 1991, 1992, 1995, 1997, 2001], привлечены новые методы изучения включений, получены новые данные по термометрии и водосодержанию расплавных включений (РВ), определены концентрации ряда рудообразующих элементов в растворах гидротермальных включений. Результаты термобарогеохимических исследований пока еще не находят широкого применения для решения проблем в области рудообразования. Немногочисленны или фрагментарны сведения относительно роли магматического флюида в формировании новых и редких минеральных типов месторождений, о содержании рудных компонентов и эволюции металлоносности гидротерм в периоды многостадийного рудообразования, о формировании руд из гетерогенных систем. Данное исследование направлено на частичное восполнение обозначенных пробелов.

Цель и задачи исследования

Основная цель исследования — выявить дополнительные физико-химические параметры процессов формирования различных месторождений методами термобарогеохимии и продемонстрировать эффективность применения термобарогеохимического анализа для решения проблем рудогенеза. Для достижения этой цели решались следующие задачи:

— изучение специфики эволюции гранитоидной магмы Fe-Ag-Pb-Zn месторождения Фасольное (Щербаковское рудное поле, Приморье), и сопоставление составов магматического флюида и гидротермальных растворов для выяснения роли магматизма в формировании гидротермального оруденения;

— выяснение уровня металлоносности флюидов, ответственных за отложение основного количества минералов Sn в рудных прожилках (на примере месторождения олова Верхнее, Карадубский рудный узел, Хингано-Олонойский район ЕАО);

— сопоставление результатов термобарогеохимических характеристик природной гетерогенной системы и модельного рудообразующего раствора (на примере месторождения Алгама, Алданский щит).

Фактический материал и методы исследования. Основой диссертации послужили материалы, собранные автором и научными сотрудниками ДВГИ ДВО РАН в период 1990 — 2000 г. г. на месторождениях различной металлогенической специализации Дальнего Востока, а также рудоносных и ординарных гранитоидах Приморья.

Кроме традиционных геологических, петрографических и минералогических методов в качестве основного исследовательского инструмента в работе использованы методы термобарогеохимии, включающие волюмометрию, гомогенизацию, криометрию, декрепитацию, лазерно-спектральный анализ жидкой фазы включений, экспериментальное моделирование.

Исходные материалы и личный вклад автора в решение проблемы. Основу работы составляют результаты геолого-минералогических и термобарогеохимических исследований автора на трех типовых объектах: магнетит-серебро-полиметаллическом месторождении Фасольное, месторождении олова Верхнее (Хингано-Олонойский рудный район ЕАО), гельциркон-бадделеитовом месторождении Алгама (Алданский щит). Основные защищаемые положения сформулированы по результатам как проведенных лично автором, так и совместных исследований, опубликованным в статьях и тезисах. Научные задачи исследования и основные подходы к их решению намечены совместно с научным руководителем А. И. Ханчуком, зав. лабораторией Б. Л. Залищаком, профессором Л. Н. Хетчиковым, докторами геолого-минералогических наук A.M. Ленниковым, П. Г. Недашковским, В. В. Раткиным, В.Г.

Хомичем. Исследование металлоносности палеогидротерм месторождения Верхнее проведено благодаря инициативе и содействию д.г.-м.н. Ф. Г. Рейфа (ГИН СО РАН), моделирование рудообразующего раствора в случае ассоциации гельциркон — бадделеит — кварц, по результатам термобарогеохимических исследований природной гидротермальной системы месторождения Алгама осуществлялось к.х.н. B.C. Коржинской в ИЭМ РАН. Разработка конкретных способов исследования и их практическая реализация осуществлены лично автором. В ходе исследования просмотрено около тысячи пластин и столько же шлифов, в термои криометрических опытах изучено около восьмисот флюидных включений. Для лазерно-спектрального анализа подготовлено 20 серий (анализов) общей численностью 180 включений.

Научная новизна. Впервые для конкретных дальневосточных месторождений установлены термобарогеохимические признаки рудоносности гранитоидных интрузий, с указанием количественных характеристик физико-химических параметров, отражающих общую тенденцию и направленность эволюции магматогенных эманаций, установлены предельные концентрации профилирующих металлов в палеогидротермах, необходимые для формирования рудных жил. Показана возможность использования методов термобарогеохимии для исследования месторождений редких и новых минеральных типов (на примере изучения гельциркон-бадделеитовых руд месторождения Алгама и магнетит-серебро-полиметаллического месторождения Фасольное).

Практическая значимость. Научные результаты, изложенные в работе, рекомендуются к применению при изучении конкретных объектов различной металлогенической специализации для решения вопросов рудообразования и минерагении. Методические подходы, предложенные автором, могут быть использованы для выяснения роли гранитоидов в формировании различных типов эндогенных рудных месторождений, при исследовании эволюции металлоносности растворов, формирующих месторождения, а также при изучении месторождений редких минеральных типов.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 32 работы (26 статьи и 6 тезисов). Основные положения работы докладывались и обсуждались на конференции по проблеме «Рудные месторождения Дальнего Востокаминералогические критерии прогноза, поиска и оценки» (Владивосток, 1991), на VIII Международном совещании «Термобарогеохимия геологических процессов», (г. Москва, 1992), на секции «Петрология и рудообразование» 1-го Российского.

Петрографического совещания «Магматизм и геодинамика» (Уфа, 1995), на IX Symposium of International Association on the genesis of ore deposite, (China, 1994), European Current Research on Fluid Inclusions), (Nancy. France, 1997), на заседании конференции «Стратегия использования и развития минерально-сырьевой базы редких металлов России в 21 веке» (г. Москва, 1998), на IX международной конференции по термобарогеохимии (г. Александров, 2001), а также на научных сессиях в ДВГИ РАН в период с 1991 по 2003 гг.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из 4 глав, Введения и Заключения, имеет общий объем 168 страниц, 9 таблиц, 17 иллюстраций, 26 фотографий. В списке литературы 188 источников.

Защищаемые положения.

1. Эволюция физико-химических параметров формирования манетит-серебро-полиметаллического месторождения Фасольное имела единую направленность, которая состоит в следующем: формирование гранитоидного массива происходило при снижении температуры, солености флюидов и неоднократной гетерогенизации расплавапроцесс рудоотложения развивался за счет магматического флюида, эволюционировавшего от магматического дистиллята до гидротермального раствора.

2. Оловорудные ассоциации месторождения Верхнее сформировались в процессе последовательных импульсов флюидного потока. Повышенная кислотность растворов явилась благоприятным фактором для миграции олова в зону рудоотложения. Промышленная оловянная минерализация образована растворами с концентрацией не менее 8−13 г/кг. Высокая концентрация рудных элементов в растворах (не менее O. n — п вес.%) рассматривается как необходимое условие образования богатых руд на месторождениях, формирующихся пульсационным флюидным потоком.

3. Основное отложение руд редкого типа циркониевой минерализации гельциркон-бадделеитового месторождения Алгама происходило из гетерогенного флюида, в интервале температур 360 — 110 °C и давлений 850 — 1000 бар при участии хлоридно-карбонатных растворов, содержащих углекислоту и метан. Возможность кристаллизации бадделеита при этих условиях подтверждена результатами изучения ассоциации циркон-бадделеит-кварц в условиях эксперимента.

Благодарности. Работа выполнена в геммологической лаборатории Дальневосточного геологического института ДВО РАН. На всех этапах ее выполнения автор ощущал внимание и поддержку со стороны научного руководителя, директора института, члена-корреспондента РАН А. И. Ханчука, заведующего лабораторией, соратника и соавтора Б. Л. Залищака, профессора J1.H. Хетчикова, докторов геолого-минералогических наук A.M. Ленникова, П. Г. Недашковского, В. В. Раткина, В. Г. Хомича, В. Г. Гоневчука, советы и критические замечания которых способствовали более строгому анализу фактов. Исследование металлоносности палеогидротерм оловорудного месторождения Верхнее (Хингано-Олонойский рудный район) стало возможным благодаря инициативе и содействию д.г.-м.н. Ф. Г. Рейфа (БГИ СО РАН), а также его активному участию в обсуждении результатов и постоянным научным консультациям. Создание приборной базы для термометрических опытов и градуирование приборов проводилось при поддержке, постоянном участии и научных консультациях сотрудника лаборатории физической геохимии и геохимии процессов рудообразования ИГЕМ РАН к.г.-м.н. А. Д. Бабанского. Анализы закаленных микровключений выполнялись М. И. Лапиной в лаборатории анализа минерального вещества ИГЕМ РАН. Первые уроки грамотного проведения термометрических опытов методом гомогенизации соискатель получал в лаборатории Д. Н. Хитарова (ВИМС), под руководством к. г-м. н.М. Н. Кандинова, методику криометрии флюидных включений осваивал при участии одного из его авторов, разработавшим метод определения эвтектики растворов, д.г.-м.н.

A.С.Борисенко и сотрудников лаборатории гидротермального рудообразования и металлогении Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН. Гранитоиды и руды одного из месторождений, рассмотренных в работеФасольного — изучались в тесном сотрудничестве с к.г.-м.н. В. К. Поповым на любезно предоставленных им геологических материалах. Моделирование рудообразующего раствора в лабораторных условиях ассоциации гельцирконбадделеит — кварц по результатам термобарогеохимических исследований природной гидротермальной системы месторождения Алгама осуществлялось к.х.н. B.C. Коржинской в ИЭМ РАН. До конца своей жизни активное участие в диагностике минеральных фаз и анализа состава включений посредством микрозондового анализа принимал к г-м.н. В. И. Сапин. Аналитические работы (химические, спектральные анализы, газовую хроматографию) в лабораториях ДВГИ выполняли Т. К. Бабова, Л. И. Азарова, З. С. Натарова, Л. В. Недашковская,.

B.Г. Коханова, Е. С. Ермоленко и Н. П. Коновалова, определение упорядоченности кварца дифрактометрическим методом было проведено Т. Б. Афанасьевой, электронно-микроскопические исследования монофракции бадделеита осуществлено Н. Н. Бариновым. Большую помощь в оформлении работы оказали коллеги по лаборатории — В. Б. Тишкина и Э. Г. Одариченко, а также заведующая лабораторией компьютерных технологий ДВГИ ДВО РАН к. г-м.н. В. В. Наумова с сотрудниками этой лаборатории С. В. Михайловой и А. М. Корешковым. Автор считает приятным долгом выразить всем вышеназванным коллегам искреннюю благодарность.

Выводы.

Проведенные исследования позволили сделать следующие выводы:

Температурный интервал формирования бадделеит-кварцевых руд составляет 360 — 110 °C.

Криометрическими исследованиями в вакуолях флюидных включений обнаружены хлоридные и хлоридно-карбонатные растворы с преобладанием катионов Na+, К+, Са** и Fe*4″ - присутствуют также двуокись углерода и метан. Широкое проявление твердых фаз почти во всех типах включений и результаты проведенных термометрических опытов приводят к выводу о высоких (35 мас.% экв. NaCI — 24 мас.% экв. CaCI) концентрациях растворов, с тенденцией понижения в соответствии с уменьшением давления и температуры.

Отмечается неоднократное изменение агрегатного состояния растворов в интервалах 370 — 340- 250 — 240 °C, одной из причин которого может быть падение давления в процессе кристаллизации гелей. Явления гетерогенизации фиксируются не только по существованию в одной зоне кристалла газово-жидких включений, гомогенизирующихся при одной температуре в разные фазы, но и по наличию в многофазовых включениях минералов-спутников, попавших в вакуоль до ее замыкания. При образовании бадделеит-кварцевых жил выявляемая термометрическими иследованиями разница температур минералообразования.

370−110°С) объясняется различной скоростью протекания процессов охлаждения и кристаллизации гетерофазных систем с возможной последующей перекристаллизацией.

На основании проведенных экспериментов об устойчивости ассоциации ZrSi04 — SiC>2 — Zr02 в карбонатных растворах и щелочных растворах сделан вывод о сопоставимости результатов термобарогеохимических характеристик природной гидротермальной системы и модельного рудообразующего раствора ассоциации циркон — бадделеит — кварц в лабораторных условиях при контролируемых параметрах.

Анализ результатов проведенных исследований приводит к выводу о формировании бадделеит-кварцевых жил из вязкого высококонцентрированного гетерогенного флюида, что подтверждают следующие факты:

1. Зернистое строение и полиструктурность агрегатов кварца, признаки микроблочного роста.

2. Полосчатое распределение бадделеита в массе жильного выполнения, которое объясняется появлением центров кристаллизации в геле кремнезема.

3. Наличие в жильной массе изолированных обломков доломитов и сланцев (без признаков замещения жильным материалом), которые не могут быть удержаны во взвешенном состоянии в разбавленных истинных и коллоидных растворах, но могут перемещаться довольно вязкими массами и оставаться взвешенными в них.

4. Значительные инверсии температур гомогенизации (и минералообразования) в кварце, фиксируемые в объеме одного препарата, а также вариации состава растворов в группах сингенетичных флюидных включений.

5. Присутствие в обособлениях бадделеита частиц циркона и цирконосиликата, а также способность бадделеита к рекристаллизации, установленная в результате электронно-микроскопических исследований прокаленной в течение 5 часов при температуре 700 °C монофракции бадделеита, свидетельствует в пользу быстрой, спонтанной кристаллизации жильного вещества.

Процесс формирования бадделеит-кварцевых жил, по имеющимся данным, представляется следующим образом. На заключительных стадиях эволюции магматического расплава происходит образование высококонцентрированного кремнеземистого флюида (раствор-расплава). Проникновение флюида по ослабленным зонам и изменение физико-химических условий неизбежно приводит к расслоению кремнеземсодержащего флюида на существенно кремнеземистую (тяжелую) и обедненную кремнеземом (легкую) фазы. Относительно высокотемпературные флюидные включения (360 — 340°С) отражают условия формирования кварца из «тяжелой» фазы. Дальнейшая кристаллизация, происходящая на фоне непрекращающейся тектонической активности, приводит к деформации уже образованного кварца в присутствии «легкой» фазы, проникающей по трещинам, участкам деформаций и отлагающей поздние ассоциации минералов и сопровождается «очисткой» минералов от рудогенных примесей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В представленной работе на примере изучения трех генетически разнотипных и разнометальных месторождений рассмотрены наиболее важные проблемы рудогенеза:

1) проблема образования эндогенных месторождений, обязанных своим происхождением магматогенным флюидам;

2) проблема уровня концентраций металлов, необходимого и достаточного для образования месторождений;

3) проблема исследований физико-химических условий образования месторождений новых и редких минеральных типов.

Согласно поставленным задачам, в работе методами термобарогеохимии проведено исследование рудно-магматической системы для выяснения относительной роли гранитоидов в формировании гидротермального оруденения (на примере месторождения Фасольное).

Своеобразие магнетит-серебро-полиметаллического месторождения Фасольное проявляется как в составе рудных асооциаций (совмещенность разнометального оруденения и отложение магнетита одновременно с галенитом и сфалеритом), так и в особенностях состава лейкогранитов месторождения Фасольного — наличие значительного количества (первые проценты) магнетита при полном отсутствии темноцветных минералов.

В литературе магнетитовое и сульфидное оруденение традиционно связывается с контакгово-метасоматическими процессами (образование скарнов), более основными породами, или с гранитоидами, которые «относятся к специфическим гибридным изверженным породам», с неоднородным составом и строением.

Проведенный анализ условий кристаллизации гранитоидной интрузии месторождения Фасольное и рудных жил сульфидной ассоциации позволил выявить некоторые важные закономерности развития природного процесса. Начальная стадия кристаллизации (по включения в центральных участках вкрапленников кварца в гранит-порфирах) характеризуется отсутствием флюидной фазы, общее давление при этом определяется, в основном, литостатической нагрузкой. Раннемагматическая стадия ограничена температурными границами 835 — 850 °C, флюидное давление в этот период времени достигает 2000 бар. Позднемагматическая стадия характеризуется температурным интервалом 740 — 765 °C при флюидном давлении 3500 бар. Отделяющийся флюид на ранней стадии кристаллизации имел водно-солевой состав при незначительном участии С02- на позднемагматической стадии вместе с ним существовала флюидная фаза, обогащенная (от 85 до 53 об.%) СОг. Удивляют высокие концентрации и сложность состава флюидов на протяжении всего периода формирования гранитоидов (присутствуют одновременно Na, К, Са, Fe в разных формах проявления и мольных соотношениях). Дегазация расплава носила пульсационный характер и происходила многократно, на что указывает преимущественная приуроченность сопутствующих флюидных включений (СФВ) к отдельным, нередко концентрическим зонам роста кварца. Гетерогенизация флюида является фактически его постоянным состоянием. Исходное содержание воды в расплаве гранит-порфиров составляло от 3 (центральные участки вкрапленников кварца в гранит-порфирах) до 5% (периферические участки вкрапленников кварца) и постепенно повышалось, достигнув на позднемагматической стадии (в кварце лейкократовых гранитов) 6,8%;

Включения гидротермальных растворов^ сформировавших оруденение, изучены в кристаллах кварца из кварц-магнетит-гематит-эпидот-гидрогранатовых прожилков и обособлений в лейкократовых гранитах, а также в кварце рудных прожилков среднетемпературной сульфидной ассоциации, с которой связано отложение сфалерита, галенита, халькопирита, станнина и золота.

Минералообразующая флюидная система периода формирования кварц-магнетит-гематит-эпидот-гидрогранатовых обособлений в лейкократовых гранитах (Тгом 520−360°С) была также высококонцентрированной (35 мас.% экв. СаСЬ), находилась под давлением 1200−800 бар и эпизодически функционировала при гетерогенизации водно-углекислотного раствора. Криометрическое изучение солевого состава включений из кристаллов кварца, имеющих индукционные грани роста с рудным минералом, показало, что по основным параметрам они не отличимы от сопутствующих расплавным включений в кварце лейкократовых гранитов.

Дальнейшее преобразование физико-химической системы в процессе формирования руд сульфидной ассоциации, с которой связано отложение сфалерита, галенита, халькопирита, станнина и золота, привело к изменению температуры (240−220°С), давления (500−700 бар), и концентрации соли (20−25 мас.%экв. CaCh). Сопоставление криометрических характеристик солевого и газового состава гидротермальных растворов и магматического дистиллята обнаруживает их соответствие, что свидетельствует о решающем вкладе магматогенных флюидов в формирование гидротермальной системы.

Изложенные данные позволяют обсудить некоторые вопросы характера связи магматизма и оруденения. Сведения о геологическом строении оловянных, оловянно-полиметаллических и полиметаллических месторождений и рудопроявлений Щербаковского рудного поля свидетельствуют об их размещении в вулканитах синанчинского, приморского, самаргинского, и интрузивных образованиях дальнегорского и, вероятно, богопольского комплексов. Следовательно, можно предполагать возраст оруденения синпостсамаргинским или богопольским, не исключая более широкий возрастной диапазон проявлений рудной минерализации. Для пород изученных магматических комплексов характерен высокий фон содержания рудных элементов — Sn, Pb, Zn, Ад. Однако, если для эффузивных образований юрской толщи и синанчинского вулканического комплекса он объясняется их гидротермальной переработкой, то в гранитоидах этот фон отражает рудную специализацию кислых магм.

Вторая рассматриваемая в работе проблема касается уровня концентраций металлов в гидротермах, необходимого и достаточного для образования рудного месторождения, т. е. о границе между просто «металлоносными» и действительно «рудообразующими» растворами.

Методами термои криометрии, лазерно-спектрального анализа исследованы закономерности изменения температуры, солевого состава, металлоносности растворов, захваченных в виде флюидных включений в последовательные периоды формирования трех минеральных ассоциаций Верхнего оловорудного месторождения. Установлено, что изученные ассоциации сформированы дискретными импульсами флюидного потока, разделенными периодами остывания разогретых пород в условиях притока слабоминерализованных метеорных (?) вод.

Несмотря на близость общего состава, растворы отдельных импульсов различаются концентрацией ряда рудных элементов. Промышленное оруденение образовано растворами с наибольшей концентрацией Sn (8−13 г/кг против 1−4 и 0,5 в растворах дои пострудной стадий), причем на изученном уровне отложение основной массы касситерита произошло в связи с уменьшением растворимости Sn02, вызванным притоком метеорных вод при снижении давления в напорном потоке эндогенных флюидов. Данные о концентрациях рудных элементов служат дополнительным аргументом в пользу актуальности поисков механизмов и факторов, существенно влияющих на распределение металлов между флюидом и расплавом.

Анализ металлоносности, на первый взгляд, носит не принципиальный, а уточняющий характер. Однако, обнаружение п% содержаний рудных компонентов в палеогидротермах требует внесения некоторых корректив в существующие представления о механизмах рудообразования или, по крайней мере, перенесения акцентов с одних вопросов теории рудогенеза на другие [Рейф, 1990]. Например, из представлений об относительно низкой (n 10″ 2 — n 10″ 3%) концентрации металлов в рудообразующих растворах следует, что богатые (около п%) руды вольфрама, молибдена, олова могут образоваться только на неподвижном физико-химическом барьере в результате инфильтрации значительных объемов раствора, многократно превышающих объем рудных тел. Отсюда сосредоточение усилий большинства исследователей на выявлении и изучении барьерообразующих факторов (зоны высоких градиентов Т, Р, рН, Eh, области смещения растворов, слои реакционноспособных пород и т. п. Если же месторождения или хотя бы часть из них формируются растворами, в которых концентрация полезных компонентов соизмерима с их содержанием в рудных тепах, то для образования последних наличие неподвижных барьеров не обязательно. В таких случаях месторождения смогли бы сформироваться и при застойном либо слабо-проточном режиме, локализуясь в зонах максимального развития полостей тектонического или другого происхождения. При этом следует ожидать, что оруденение, сформированное на неподвижном физико-химическом барьере растворами с низкой концентрацией будет иметь сравнительно небольшой вертикальный размах, тогда как растворы с высокой концентрацией рудообразующих элементов способны формировать протяженные по вертикали рудные тела вне связи с неподвижными барьерами в результате естественной эволюции температурного поля во времени.

Проблема исследований физико-химических условий образования месторождений новых и редких минеральных типов рассмотрена на примере изучения гельциркон-бадделеитового месторождения Алгама. Известно три месторождения циркония, в которых жилы сложены двумя рудными минералами циркония, бадделеитом и гельцирконом: крупнейшее в мире Росос de Caldas (Brasil), крупное Алгама и рудопроявление в Центральном Казахстане. Они не имеют аналогов среди других месторождений циркония. Рудные зоны представлены штокверками ветвящихся маломощных жил в нефелиновых сиенитах (Росос de Caldas), в слоистых доломитах вокруг ультращелочного массива Ингили (чехол Алданского щита, Algama), в вулканитах (Центральный Казахстан).

Изученность известных проявлений этой циркониевой минерализации различна и в целом чрезвычайно слабая. Исключение, вероятно, представляет месторождение Algama, как наиболее разведанное.

Исследованиями тонкодисперсных руд гельциркон-бадделеитовых руд методами термобарогеохимии установлены: температурный интервал их формирования, который составляет 370 — 110 °C, состав растворов (галогены с преобладанием катионов Na+, К+, Са** и Fe" «»), высокие (40−35 масс.%) концентрации растворов, неоднократное изменение агрегатного состояния растворов в интервалах 370 — 340- 250 — 240 °C. Рудообразование происходило из хлоридно-карбонатных растворов, содержащих углекислоту и метан.

В промышленных технологических процессах получения чистого циркония и диоксида циркония известна следующая технология: растворы, богатые хлором, извлекают рассеянный в породах цирконий из циркона ZrSi04 и в виде ZrCU возгоняют его. Процесс возгонки начинается при температуре 600 °C, а конденсация ZrCU происходит при 200 — 300 °C, в условиях, богатых кислородом (осадочные карбонатные отложения) разложение ZrCU на диоксид Zr02 и силикат ZrSi04, при этом в решетку ZrSiC>4 входит какое-то количество воды. При таком механизме образуются чистые практически мономинеральные выделения циркония. В процесс возгонки вовлекается какое-то количество ZrCU, также участвующего при конденсации в минералообразовании. Образуется ассоциация Zr02 + ZrSi04 • Н20 или Zr02 + ZrSi04 • Н20 + Si02.

В результате проведенных исследований установлен ряд физико-химических параметров формирования оруденения, которое в том или ином отношении отличается от типичных месторождений такого же рудного профиля, и поэтому слабо изучено. Полученые данные дополняют и уточняют представления о процессах, связанных с рудообразованием, а также способствуют решению проблем рудогенеза.