Введение
Изучение соотношений РЗЭ дает возможность судить о степени дифференциации магматических очагов, глубин их функционирования, условия и источниках их образования. Для этого нами были проанализированы на редкоземельные элементы вмещающие граниты шахтаминского комплекса (J2-3), кварц-молибденитовые и кварцево-пирит-молибденитовые руды. Анализы проведены ISP MS методом в аналитическом центре института геохимии СО РАН (г. Иркутск). Для определения степени дифференциации магматических очагов и глубин их формирования используются Eu/Eu* и Eu/Sm отношения. При расчете степени дифференциации магматических очагов интрузивных образований применяется значение европиевой аномалии
Eu/Eu* = EuN/[SmN×GdN]1/2 [2].
Для оценки глубин формирования рудоносных магматических очагов использованы Eu/Sm отношения в трактовке С.Ф. Винокурова [1]. Так, Eu/Sm = 0,2 отвечает границе между верхней и нижней частями континентальной коры [1]. Важную информацию об особенностях составов магматических очагов дает наличие тетрад-эффектов (ТЭФ) в спектрах лантаноидов. Изучение ТЭФ является важным в познании процессов рудообразования. Рассмотрим эти данные применительно к Бугдаинскому молибденовому месторождению.
Краткая геологическая характеристика Бугдаинского молибденового месторождения
Бугдаинское молибденовое месторождение расположено в Александрово-Заводском районе Забайкальского края в 19 км юго-западнее п. Вершино-Шахтаминский. Оно приурочено к центральной части вулкано-купольной структуры. Генетически месторождение связано со штоком гранит-порифров шахтаминского комплекса (J2-3). Структурный контроль оруденения определяется системой кольцевых разрывных нарушений с сетью разнонаправленных разрывных нарушений с кварцево-молибденовым выполнением (штокверковый тип оруденения) (рис. 1).
Рис. 1. Схема геологического строения Бугдаинского молибденового месторождения: 1 – средне-крупнозернистые граниты, плагиограниты; 2 – гранит-порфиры; 3 – риолитовые порфиры, риолиты; 4 – кварцевое ядро; 5 – комплексные молибден-золото-полиметаллические руды; 6 – контур штокверковых молибденовых руд; 7 – комплексные молибден-кварцевые полиметаллические руды; 8 – тектонические нарушения (зоны дробления, брекчирования).
Месторождение представлено одним рудным телом – штокверком почти изометрической формы. Площадь распространения промышленных молибденовых руд составляет около 1,2 км2 (1,2 × 1,0 км). Протяженность рудного тела на северо-запад составляет 1200 м, в широтном направлении – 1000 м. На глубину оруденение прослежено скважинами до 645 м. В юго-восточной части месторождения штокверк рассекается линейной зоной субмеридиональных северо-западных нарушений с полиметаллической минерализацией (жильный тип оруденения). На месторождении выделено несколько стадий минералообразования: I – дорудная, II – кварц-молибденитовая, III – золото-полиметаллическая, IV – пострудная (Коваленкер, Кисилева, Крылова, Андреева, 2011).
К дорудной стадии отнесены высокотемпературные метасоматически преобразованные породы, сформированные в результате внедрения штока гранит-порфиров. Они представлены зонами калишпатизации и окварцевания. Кварц-молибденитовая стадия образована кварц-молибденитовыми жилами и прожилками. В ассоциации с молибденитом развиты шеелит, пирит-I. Золото-полиметаллическая стадия представлена кварцево-сульфидными жилами и прожилками. Наиболее распространенными рудными минералами здесь являются пирит-II, сфалерит, галенит, блеклые руды. Менее развиты висмутин, сульфотеллуриды, сульфоантимониты, золото самородное. Завершает рудный процесс пострудная стадия, представленная аргиллизитами. Минерализация кварц-молибденитовой стадии формировалась при температуре 300-560°С, золото-полиметаллической стадии – 280°С [3, 4].
Зоны окисления наблюдаются вдоль тектонических нарушений и прослеживаются на глубину до 80 метров. Гипергенные преобразования проявлены в развитии глинистых минералов, гидроокислов железа и марганца.
Интерпретация результатов распределения редкоземельных элементов
В последние годы выявлены в процессы, приводящие к образованию тетрад-эффектов (ТЭФ) в спектрах лантаноидов. Образование спектров ТЭФ редкоземельных элементов обусловлено их способностью образовывать комплексные соединения в водной среде, что приводит к нарушению формы нормированных соединений с разделением на четыре группы (тетрады): La-Nd, Sm-Gd, Gd-Ho и Er-Lu [5, 6, 7]. Образование ТЭФ связывается с наличием в магме повышенных концентраций летучих компонентов, с фторидно-силикатной жидкостной несмесимостью в магме. Величина спектров ТЭФ рассчитывается по отклонению концентраций середины тетрады относительно краевых значений.
TEi=
X2/X2/31X1/34 × X3/X1/31X2/34 [13, 14].
Спектры ТЭФ рассчитываются для первой, третьей и четвертой тетрад. Суммарное их значение рассчитывается по формуле
TE1-4 = 
TE1 TE3 TE4 [5, 6].
Спектры ТЭФ принимаются значимыми если TE1 > 1,1(M тип), TE1 <0,9 (W тип) [7].
Для вмещающих гранитов шахтаминского комплекса, кварц-молибденитовых и кварц-пирит-молибденитовых руд были рассчитаны Eu/Eu*, Eu/Sm отношения и ТЗЭ в спектрах лантаноидов (табл. 1, рис. 2). Анализ Eu/Eu* и Eu/Sm отношений в молибденитовых рудах показывает, что они образованы из разной степени дифференцированных, разноглубинных магматических очагов.
Таблица 1
Содержание элементов в породах и рудах Бугдаинского месторождения, г/т
|
Элементы |
Номера проб |
|||||||||
|
446 |
447-4 |
447-5 |
447-7 |
448 |
450-1 |
450-4 |
452 |
452-4 |
453 |
|
|
Be |
2,27 |
1,14 |
5,1 |
0,39 |
0,43 |
1,19 |
0,17 |
0,39 |
2,81 |
2,27 |
|
Ti |
2646 |
1342 |
3036 |
228 |
265 |
1161 |
165 |
317 |
3880 |
3470 |
|
V |
38 |
17 |
45 |
3,74 |
2,85 |
17 |
2,08 |
4,59 |
64 |
53 |
|
Cr |
8,9 |
21 |
7,6 |
4,76 |
35 |
23 |
68 |
32 |
6,4 |
13,4 |
|
Mn |
282 |
228 |
428 |
182 |
39 |
66 |
40 |
53 |
159 |
5584 |
|
Co |
12,8 |
59 |
9,0 |
25 |
39 |
13,6 |
63 |
50 |
9,6 |
14,3 |
|
Ni |
9,7 |
12,8 |
7,8 |
11,1 |
7,7 |
5,0 |
11,3 |
13,8 |
6,4 |
9,7 |
|
Cu |
27 |
18 |
40 |
37 |
12,1 |
13,8 |
19 |
23 |
25 |
273 |
|
Zn |
85 |
33 |
174 |
189 |
52 |
26 |
30 |
56 |
85 |
1617 |
|
Ga |
19 |
6,7 |
28 |
1,08 |
2,31 |
9,9 |
0,82 |
2,05 |
28 |
21 |
|
Ge |
2,13 |
3,68 |
3,63 |
2,03 |
2,89 |
2,83 |
3,0 |
3,27 |
3,58 |
2,62 |
|
Rb |
195 |
96 |
662 |
15 |
42 |
188 |
10,9 |
32 |
635 |
278 |
|
Sr |
419 |
24 |
49 |
8,3 |
6,6 |
20 |
5,3 |
7,3 |
32 |
464 |
|
Y |
20 |
2,62 |
5,7 |
8,2 |
0,92 |
3,56 |
0,35 |
0,61 |
10,9 |
26 |
|
Zr |
281 |
137 |
308 |
24 |
23 |
128 |
10,5 |
26 |
345 |
348 |
|
Nb |
14,6 |
9,6 |
12,9 |
1,84 |
2,65 |
6,3 |
2,14 |
3,03 |
17 |
14,4 |
|
Mo |
7,7 |
95576 |
3455 |
9439 |
23965 |
15442 |
35694 |
30955 |
2290 |
351 |
|
Sn |
3,82 |
18 |
67 |
14,5 |
4,13 |
32 |
2,96 |
10,8 |
50 |
8,4 |
|
Sb |
0,71 |
20 |
42 |
47 |
10,3 |
4,84 |
2,90 |
4,35 |
8,6 |
1,28 |
|
Ba |
1347 |
90 |
506 |
40 |
26 |
185 |
9,2 |
13,2 |
497 |
3083 |
|
La |
44 |
10,7 |
43 |
7,9 |
4,64 |
12,8 |
2,98 |
3,37 |
36 |
44 |
|
Ce |
79 |
19 |
70 |
13,0 |
8,4 |
20 |
4,76 |
5,9 |
68 |
90 |
|
Pr |
8,2 |
2,07 |
6,6 |
1,43 |
0,89 |
1,94 |
0,50 |
0,63 |
6,8 |
10,3 |
|
Nd |
31 |
8,6 |
24 |
5,7 |
3,65 |
7,4 |
1,92 |
2,62 |
26 |
44 |
|
Sm |
5,2 |
1,48 |
3,80 |
1,33 |
0,54 |
1,19 |
0,33 |
0,54 |
4,15 |
8,3 |
|
Eu |
1,19 |
0,49 |
0,92 |
0,63 |
0,11 |
0,31 |
0,08 |
0,091 |
0,88 |
2,14 |
|
Gd |
4,88 |
1,05 |
2,96 |
1,41 |
0,40 |
1,05 |
0,21 |
0,33 |
3,35 |
7,70 |
|
Tb |
0,65 |
0,12 |
0,32 |
0,23 |
0,04 |
0,13 |
0,019 |
0,03 |
0,42 |
1,00 |
|
Dy |
4,75 |
0,63 |
1,90 |
1,67 |
0,22 |
0,83 |
0,10 |
0,17 |
2,70 |
5,9 |
|
Ho |
0,75 |
0,12 |
0,30 |
0,31 |
0,04 |
0,16 |
0,016 |
0,028 |
1,67 |
1,03 |
|
Er |
2,50 |
0,35 |
0,91 |
1,05 |
0,12 |
0,50 |
0,049 |
0,093 |
1,60 |
3,08 |
|
Tm |
0,33 |
0,05 |
0,13 |
0,13 |
0,014 |
0,08 |
0,004 |
0,009 |
0,24 |
0,41 |
|
Yb |
2,52 |
0,44 |
1,01 |
1,07 |
0,11 |
0,57 |
0,048 |
0,10 |
1,89 |
3,00 |
|
Lu |
0,38 |
0,07 |
0,17 |
0,13 |
0,013 |
0,09 |
0,005 |
0,013 |
0,27 |
0,44 |
|
Hf |
6,9 |
2,84 |
7,6 |
0,62 |
0,55 |
2,87 |
0,20 |
0,50 |
7,9 |
8,2 |
|
Ta |
2,07 |
5,3 |
1,10 |
1,65 |
4,32 |
1,70 |
3,16 |
4,05 |
1,99 |
1,48 |
|
W |
219 |
1035 |
205 |
411 |
847 |
298 |
894 |
1060 |
279 |
231 |
|
Pb |
19 |
497 |
337 |
458 |
71 |
111 |
72 |
114 |
25 |
24 |
|
Th |
16 |
3,34 |
8,4 |
2,44 |
1,44 |
2,45 |
0,32 |
0,45 |
7,0 |
12,0 |
|
U |
4,62 |
1,26 |
2,04 |
1,02 |
0,34 |
1,02 |
0,24 |
0,39 |
1,92 |
5,1 |
|
∑TR |
185,3 |
47,91 |
156,0 |
35,99 |
20,11 |
19,19 |
11,37 |
14,44 |
153,9 |
221,3 |
|
(La/Yb)n |
12,12 |
55,47 |
67,76 |
5,13 |
29,14 |
15,59 |
75,57 |
23,32 |
13,23 |
10,18 |
|
Eu/Eu* |
0,72 |
1,23 |
0,84 |
1,49 |
0,73 |
0,85 |
0,97 |
0,67 |
0,72 |
0,82 |
|
Eu/Sm |
0,23 |
0,34 |
0,24 |
0,47 |
0,20 |
0,26 |
0,25 |
0,17 |
0,21 |
0,26 |
|
TE1 |
0,94 |
0,90 |
0,92 |
0,86 |
0,91 |
0,88 |
0,67 |
0,89 |
0,96 |
0,95 |
|
TE3 |
0,94 |
0,89 |
0,91 |
1,06 |
0,91 |
0,88 |
0,82 |
0,91 |
0,89 |
0,97 |
|
TE4 |
0,90 |
0,93 |
0,89 |
1,00 |
0,97 |
0,98 |
- |
- |
0,99 |
0,92 |
|
TE1-.4 |
0,92 |
0,96 |
0,91 |
0,97 |
0,93 |
0,91 |
- |
- |
0,94 |
0,95 |
Примечание. 446, 453, 452-4 – граниты шахтаминского комплекса, 447-4, 452, 448, 450-4, 447-7 – кварц-молибденитовые жилы, 447-7, 450-1 – кварц-пирит-молибденитовые жилы.
Рис. 2. Спайдер-диаграмма распределения редкоземельных элементов в породах и рудах Бугдаинского молибденового месторождения. 1 – граниты шахтаминского комплекса, 2 – кварц-молибденитовые руды, 3 – кварц-пирит-молибденитовые руды
Рис. 3. Диаграмма Eu/Sm – Eu/Eu* рудно-магматических образований Бугдаинского молибденового месторождения. 1 – граниты шахтаминского комплекса, 2 – кварц-молибденитовые руды, 3 – кварц-пирит-молибденитовые руды; 4 – молибденитовые руды с тетрад-ээфектом в спектрах лантаноидов.
Большинство значений отношений Eu к Sm, в породах и рудах Бугдаинского молибденового месторождения превышает 0,2, что свидетельствует о функционировании их магматических очагов в нижней континентальной коре (рис. 3).
Кварц-пирит-молибденитовые руды (золото-полиметаллическая стадия) характеризуются наличием ТЭФ в спектрах лантаноидов, свидетельствующих об образовании комплексных соединений редкоземельных элементов. Руды кварц-пирит-молибденитового состава относительно руд кварц-молибденитового состава (кварц-молибденитовая стадия) характеризуются повышенными содержаниями тяжелых лантаноидов [( La/Yb)n (среднее – 29,90) соответственно – ( La/Yb)n – (среднее – 50,79)]; и меньшими содержаниями суммы лантаноидов (∑TR среднее значение – 74,67; соответственно – ( ∑TR среднее значение – 20,25).
Таким образом, интерпретация отношений РЗЭ показывает, что на Бугдаинском молибденовом месторождении существовали разноглубинные в разной степени, дифференцированные рудоносные магматические очаги, функционировавшие главным образом, в нижней континентальной коре. Выявлено, что руды кварц-пирит-молибденитового состава отличаются наличием ТЭФ в спектрах лантаноидов. Они характеризуются повышенными содержаниями тяжелых лантаноидов [( La/Yb)n – от 5,13 до 75,57, среднее – 29,9], низкими концентрациями суммы лантаноидов – ∑TR – 20,25 (среднее значение). Руды кварц-молибденитового состава характеризуются более низкими концентраций тяжелых лантаноидов ( La/Yb)n – (среднее – 50,79) и более высокими содержаниями суммы лантаноидов – ∑TR – 74,67 (среднее).