Введение
Области распространения крупных и гигантских месторождений золота, к каковым относится Кызылкум-Нуратинская золотоносная провинция Южного Тянь-Шаня с супергигантским месторождением Мурунтау и крупным месторождением Зармитан, привлекают внимание многих исследователей в силу уникального золотогенерирующего магматизма этой провинции и связанного с ним оруденения [4, 5, 7, 8]. Актуальность изучения такого магматизма не вызывает сомнений. Цель исследования – изучить петрологию и геохимические особенности пород Кошрабадского массива, вмещающего жильные месторождения Зармитанского золоторудного поля.
Результаты исследований
Рудное поле Зармитан расположено на южном склоне хребта Нуратау, в Кызылкум-Нуратинской золотоносной провинции Южно-Тяньшанского герцинского складчатого пояса. Золоторудное поле Зармитан включает в себя месторождения Гужумсай, Промежуточное и Чармитан, известных под общим названием Зармитан. Суммарные запасы Зармитана составляют более 400 т. золота со средним содержанием 9,8 г/т. Основным рудовмещающим юнитом для указанных месторождений является многофазный Кошрабадский интрузив площадью 196 км2, имеющий клиновидную форму, вытянутую в субширотном направлении.
Массив имеет зональное строение. В центре его локализуются основные породы: монцогаббро, габбро, эссекситы. Более эволюционированные фазы (кварцевые монцониты, овоидные монцониты, граниты, лейкограниты) развиты по периферии. Более 90% площади занимают специфические овоидные монцониты главной фазы.
Представительные анализы породных типов Кошрабадского массива сведены в табл. 1. Характерной особенностью пород массива являются высокие концентрации стронция и бария (за исключением лейкогранитов), что характерно для шошонитовой серии пород. В них также повышенные концентрации ниобия, циркония, иттрия и суммы редкоземельных элементов (РЗЭ. Относительно высокие нормированные отношения La/YbN указывают на дифференцированный тип распределения РЗЭ.
Таблица 1
Представительные анализы Кошрабадского интрузива (оксиды - масс.%. элементы - г/т)
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
SiO2 |
50,6 |
53,3 |
56,5 |
61,4 |
61,8 |
64,7 |
65,1 |
72,3 |
72,5 |
74,1 |
74,5 |
|
TiO2 |
1,3 |
1,2 |
1,1 |
0,47 |
0,65 |
0,55 |
0,6 |
0,24 |
0,21 |
0,13 |
0,12 |
|
Al2O3 |
14,5 |
17,8 |
14,8 |
18,9 |
17,0 |
15,94 |
15,96 |
14,5 |
14,4 |
13,7 |
13,2 |
|
Fe2O3 |
3,1 |
1,2 |
3,1 |
1,35 |
2,1 |
1,81 |
2,1 |
1,3 |
1,2 |
0,25 |
0,22 |
|
FeO |
9,1 |
8,3 |
7,04 |
3,03 |
3,34 |
3,05 |
3,07 |
2,2 |
2,3 |
1,2 |
1,1 |
|
MnO |
0,2 |
0,17 |
0,17 |
0,07 |
0,11 |
0,07 |
0,08 |
0,03 |
0,04 |
0,03 |
0,03 |
|
MgO |
0,95 |
0,5 |
0,76 |
0,68 |
0,5 |
0,8 |
0,74 |
0,56 |
0,52 |
0,3 |
0,25 |
|
CaO |
12,2 |
7,3 |
8,7 |
5,4 |
3,7 |
3,2 |
3,3 |
2,2 |
2,3 |
1,6 |
1,3 |
|
Na2O |
3,7 |
5,4 |
4,3 |
5,3 |
4,4 |
4,3 |
3,8 |
3,85 |
3,9 |
3,7 |
3,8 |
|
K2O |
2,3 |
2,1 |
3,6 |
2,2 |
5,2 |
4,1 |
3,9 |
2,3 |
2,5 |
4,3 |
4,4 |
|
P2O5 |
0,7 |
0,4 |
0,48 |
0,17 |
0,2 |
0,2 |
0,22 |
0,17 |
0,15 |
0,08 |
0,07 |
|
Li |
21,5 |
20,8 |
20,4 |
19,0 |
20,0 |
26,4 |
25,8 |
45 |
44 |
10,5 |
9,5 |
|
Be |
6,1 |
7,6 |
7,2 |
4,0 |
4,2 |
1,2 |
1,4 |
5,4 |
5,3 |
6,3 |
6,1 |
|
Cs |
1,3 |
1,9 |
2,2 |
2,3 |
2,5 |
3,0 |
3,3 |
3,4 |
3,5 |
7,1 |
7,0 |
|
Sc |
7,2 |
7,1 |
7,4 |
7,0 |
6,8 |
5,5 |
5,2 |
3,3 |
3,0 |
1,2 |
1,1 |
|
Rb |
94 |
40 |
105 |
115 |
120 |
165 |
173 |
110 |
108 |
155 |
140 |
|
Ba |
1950 |
1130 |
2034 |
920 |
1910 |
1460 |
1430 |
935 |
942 |
95 |
90 |
|
Sr |
1165 |
580 |
985 |
480 |
502 |
285 |
302 |
235 |
225 |
40 |
38 |
|
Ga |
22,5 |
23,7 |
23,2 |
21,6 |
20,1 |
26,4 |
25,8 |
24,1 |
23,8 |
17,8 |
16,4 |
|
Zr |
230 |
310 |
186 |
280 |
510 |
240 |
335 |
310 |
305 |
195 |
185 |
|
Hf |
4,7 |
8,1 |
4,3 |
7,0 |
9,8 |
6,2 |
8,5 |
7,7 |
7,8 |
5,0 |
4,9 |
|
Y |
37,1 |
34,2 |
39,1 |
38,2 |
32,1 |
38,4 |
46,1 |
43,2 |
44,2 |
15,8 |
16,1 |
|
Nb |
25,1 |
24,6 |
30,1 |
22,1 |
34,3 |
20,1 |
25,0 |
23,2 |
23,1 |
18,9 |
17,8 |
|
Ta |
2,0 |
1,5 |
2,5 |
1,6 |
2,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,6 |
1,6 |
1,5 |
|
U |
2,1 |
2,2 |
2,9 |
2,1 |
2,7 |
5,6 |
5,8 |
6,7 |
6,6 |
7,0 |
7,1 |
|
Th |
6,1 |
6,8 |
7,1 |
9,6 |
10,2 |
16,1 |
16,9 |
16,3 |
15,8 |
17,8 |
18,2 |
|
La |
50,6 |
39,3 |
48,0 |
45,7 |
35,5 |
48,3 |
43,0 |
34,1 |
34,3 |
55,1 |
32 |
|
Ce |
98,2 |
79,4 |
94,9 |
83,7 |
64,8 |
94,0 |
82,4 |
57,2 |
58,1 |
63,5 |
36 |
|
Pr |
10,9 |
9,8 |
11,0 |
9,5 |
7,1 |
11,1 |
9,4 |
9,3 |
9,5 |
8,7 |
2,2 |
|
Nd |
43,9 |
35,6 |
44,5 |
38,9 |
29,6 |
40,5 |
39,6 |
17,5 |
17,9 |
16,5 |
8,6 |
|
Sm |
8,6 |
7,1 |
9,0 |
8,2 |
6,3 |
8,5 |
9,0 |
6,1 |
6,2 |
6,0 |
0,9 |
|
Eu |
2,3 |
2,1 |
2,0 |
2,2 |
2,0 |
1,6 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,1 |
0,13 |
|
Gd |
6,9 |
6,2 |
7,1 |
7,0 |
5,3 |
7,9 |
7,5 |
6,5 |
6,6 |
6,6 |
0,9 |
|
Tb |
1,2 |
1,1 |
1,2 |
1,2 |
1,0 |
1,3 |
1,4 |
0,9 |
0,8 |
0,9 |
0,11 |
|
Dy |
6,5 |
5,5 |
6,7 |
6,7 |
5,4 |
7,0 |
8,0 |
2,5 |
2,7 |
2,9 |
0,7 |
|
Ho |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
1,3 |
1,1 |
1,5 |
1,6 |
0,4 |
0,7 |
0,9 |
0,5 |
|
Er |
3,8 |
3,2 |
3,9 |
3,8 |
3,3 |
3,9 |
4,7 |
1,4 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
|
Tm |
0,5 |
0,6 |
0,6 |
0,5 |
0,4 |
0,6 |
0,7 |
0,6 |
0,7 |
0,6 |
0,2 |
|
Yb |
3,6 |
3,3 |
3,7 |
3,3 |
3,2 |
3,7 |
4,1 |
2,9 |
3,1 |
3,0 |
1,4 |
|
Lu |
0,5 |
0,6 |
0,6 |
0,5 |
0,4 |
0,4 |
0,6 |
0,4 |
0,5 |
0,4 |
0,2 |
|
La/YbN |
9,2 |
7,8 |
8,5 |
9,1 |
7,3 |
8,6 |
6,9 |
7,8 |
7,3 |
12,1 |
15,1 |
|
U/Th |
0,34 |
0,32 |
0,41 |
0,22 |
0,26 |
0,35 |
0,34 |
0,41 |
0,42 |
0,39 |
0,39 |
|
∑РЗЭ |
275,8 |
225,3 |
273,6 |
250,7 |
197,5 |
268,7 |
259,6 |
184,6 |
188,5 |
183,5 |
101,4 |
|
Eu/Eu* |
0,053 |
0,068 |
0,044 |
0,054 |
0,086 |
0,034 |
0,032 |
0,058 |
0,059 |
0,04 |
1,0 |
Примечание. 1- Монцогаббро, 2- монцодиорит, 3- монцонит, 4- 5- кварцевые монцониты, 6-7 – овоидные монцониты, 8- 9 – граниты, 10-11- лейкограниты. Eu*= (SmN*GdN)/2.
Во всех разновидностях отношения U/Th меньше 1, что характерно для пород, не претерпевших наложенных изменений.
По соотношениям (Ce/Yb) и (Ta/Yb) породы Кошрабадского массива попадают в поле шошонитов (рис. 1).
Рис. 1. Диаграмма Ce/Yb – Ta/Yb для пород Кошрабадского масиива Поля пород выделены по [14]. 1 – монцогаббро, 2 – монцодиориты, 3 – монцониты, 4 – кварцевые монцониты, 5 – овоидные монцониты, 6 – граниты, 7 – лейкограниты
Cоотношение La/Sm – La указывает, что основные и средние породы Кошрабадского массива обнаруживают обогащённый мантийный источник при частичном плавлении мантийных гранатовых лерцолитов в промежутке между 0,001 и 0,1 % плавления (рис. 2).
Рис. 2. Диаграмма La/Sm – La по [9 ] для пород Кошрабадского массива DMM-деплетированный мантийный источник MORB. РМ – примитивная мантия; ЕМ – обогащённый мантийный источник; E-MORB и N-MORB – составы обогащённых (Е) и нормальных (N), базальтов срединно-океанических хребтов; точечные линии – тренды плавления источников DMM и EM, засечки с цифрами на точечных линиях – степень частичного плавления для соответствующих мантийных источников Остальные условные см. на рис. 1.
На диаграмме Ba/Nb – La/ Nb фигуративные точки составов основных и средних пород попадают в поле островодужных вулканитов и в промежуток между полем аномалии Дюпаль и полем островодужных вулканитов (рис. 3).В кислых разностях пород Кошрабадского массива проявлены значимые величины тетрадного эффекта фракционирования (ТЭФ) М- типа в овоидных монцонитах (превышающие пороговое значением 1.1) и W- типа – в лейкогранитах (пороговое значение менее 0,9) (табл. 2).
Рис. 3. Диаграмма Ba/Nb – La/Nb по [11, 12] для пород Кошрабадского массива Данные по примитивной мантии (PM) по [15]; поля по вулканическим дугам (Ars volcanic) и архейским гранулитам (Granulites) из Восточного Хебея (Китай) по [11]; средней кнтинентальной коры (СС) по [16]; данные по OIB, MORB по [13]; данные по составам вулканических дуг по [11]. Остальные условные см. на рис. 1.
Таблица 2
Отношения элементов и значения тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ в породах Кошрабадского массива
|
Отношения компонентов |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
10 |
11 |
Хондрит |
|
Zr/Hf |
48,9 |
38,3 |
43,2 |
40,0 |
52,0 |
38,7 |
39,4 |
40,2 |
39,1 |
39,0 |
36,0 |
|
La/Nb |
2,0 |
1,6 |
1,59 |
2,1 |
1,0 |
2,4 |
1,72 |
1,47 |
2,91 |
1,8 |
17,2 |
|
La/Ta |
25,3 |
26,2 |
19,2 |
28,6 |
14,8 |
32,2 |
26,9 |
20,0 |
34,4 |
21,3 |
16,8 |
|
Y/Ho |
30,9 |
28,5 |
30,1 |
29,4 |
29,2 |
25,6 |
28,8 |
108 |
17,5 |
32,2 |
29,0 |
|
Sr/Eu |
506 |
276 |
492 |
218 |
251 |
178 |
201 |
147 |
36 |
292 |
100,5 |
|
Eu/Eu* |
0,053 |
0,068 |
0,044 |
0,054 |
0,086 |
0,034 |
0,032 |
0,058 |
0,059 |
0,04 |
1,0 |
|
TE1,3 |
0,99 |
0,99 |
1,01 |
0,97 |
0,96 |
1,0 |
1,17 |
1,04 |
0,91 |
0,61 |
- |
Примечание. TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ как среднее между первой и третьей тетрадами по [10]. Eu*= (SmN*GdN)/2.
На диаграмме соотношений Y/Ho – TE1,3 фигуративные точки составов всех пород, за исключением гранитов, попадают в область варьирования составов магматических пород (рис. 4).
Специфика проявления тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ W- и М- типов в породах Кошрабадского массива заключается в том, что увеличение и уменьшение величин обоих типов ТЭФ происходит в области варьирования составов магматических пород (рис.4). А в заключительных эволюционированных фазах гранитов в связи с контаминацией коровым материалом наблюдается резкое отклонение в соотношениях иттрия и гольмия.
Интерпретация результатов
Ранее породы Кошрабадского интрузива относили к различным петрогеохимическим типам гранитоидов: Юдалевич З.А. и соавторы относили гранитоиды массива к типу рапакиви [7], Конопелько Д.Л. с соавторами – к А-типу гранитоидов на основании высокой железистости и повышенных содержаний высоко-зарядных элементов (HFSE), сформировавшихся в постколлизинный этап развития территории [6].
Полученные нами результаты показывают, что породы Кошрабадского массива показывают близость к шошонитовой серии, являющейся чаще всего гибридной, в которой наблюдаются черты мантийных и коровых субстратов [1, 2, 4]. Близость к шошонтовой серии обнаруживают и золотогенерирующие гранитоиды месторождения Мурунтау. Мантийная составляющая проявляется в том, что основные и средние по составу породы формировались за счёт плавления обогащённого мантийного источника (гранатового лерцолита).
Рис. 4. Диаграмма Y/Ho – TE1,3 для пород Кошрабадского массива Условные обозначения как на рис. 1.
Мантийная базальтовая магма, генерированная за счёт плавления гранатовых лерцолитов, была обогащена ниобием, что подтверждается высокими концентрациями в основных и средних породах массива Nb (от 17,8 до 34,3) и отношениями Nb/La pm (нормированными на содержания в примитивной мантии): от 0.41 до 0,95, что позволяет классифицировать их как производные базальтоидов NEB-типа (обогащенные Nb базальты). В процессе её подъема происходила контаминация коровым материалом, скорее всего, островодужными вулканитами (рис. 3).
Специфика интрузива состоит в том, что его строение имеет обратную зональность – в центре располагаются ранние фазы внедрения монцогаббро, эссекситы, монцодиориты, а более эволюционированные порции магмы (овоидные монцониты главной фазы, граниты, лейкограниты) локализуются на периферии; контакты между фазами и фациями контрастные с дискордантными текстурами. Характер зональности плутона интерпретируется как результат химической дифференциации и скорости поступления последовательных фаз. Когда скорость становления массивов малая предыдущие фазы внедрения успевают закристаллизоваться и тогда более поздние фазы внедряются на периферию плутонов с образованием обратной зональности. Распределение породных типов в составе плутона для такого сценария отвечает строению Кошрабадского массива.
В кислых породах массива проявлен тетрадный эффект фракционирования РЗЭ М – и W- типов, что не редко проявляется в гранитоидах шошонитовой серии. Проявление двух типов тетрадного эффекта фракционирования редкоземельных элементов в некоторых интрузивных массивах обусловлено различной ролью фтора в магматогенных флюидах и ассимиляцией вадозной воды при становлении массива г. Бык в районе Кавказских Минеральных Вод, где и проявлены оба типа тетрад-эффекта [2].
Возраст пород Кошрабадского плутона (280-295 млн. лет) наиболее близок ко времени функционирования Таримского плюма (292-275 млн. лет), с которым связывается образование и многочисленных интрузивных комплексов и золотого оруденения месторождений Мурунтау и Зармитан.
Заключение
Таким образом, породы Кошрабадского интрузива показывают признаки шошонитовой серии и формировались за счёт плавления мантийных гранатовых лерцолитов. Последующее мантийно-корововое взаимодействие сопровождалось контаминацией коровым материалом. Магматизм сопровождался активностью летучих компонентов (фтора, хлора, бора, воды), что вызывало дифференцированный типа распределения РЗЭ и проявлением М- и W-типов ТЭФ. Магматизм Кошрабадского интрузива связан с функционированием Таримского плюма.