Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Минерал шеелит распространён в природе сравнительно широко. Главным образом он встречается в гидротермальных и контактово-метасоматических месторождениях. В рудах месторождений различного генезиса, преимущественно жильных гидротермальных, он также отмечается, но сравнительно реже.

Поведение редкоземельных элементов (РЗЭ) в шеелитах различных месторождений, которое определяется физико-химическими параметрами среды кристаллизации шеелита и примесями в минерале, признано наиболее информативным для определения фаций глубинности формирования гидротермальных месторождений Au [7; 2].

В Западной Туве одним из перспективных рудных узлов на коренное Au является Алдан-Маадырский рудный узел (АМРУ), расположенный на левобережье р. Хемчик. В геологическом строении рудного узла принимают участие различные комплексы: венд-кембрийские офиолитовые ассоциации фундамента Хемчикско-Куртушибинской преддуговой зоны, метатерригенные комплексы Западного Саяна, ордовик-силурийская молласа Хемчикско-Сыстыгхемского коллизионного прогиба и девонские соленосно-туффито-терригенные комплексы Тувинского рифтогенного прогиба [3]. В пределах АМРУ выделяются несколько малосульфидных золото-кварцевых рудопроявлений Au. Наиболее крупные из них – Улуг-Саирское и Хаак-Саирское рудопроявления Au, содержащие шеелит, являются объектами наших исследований.

Краткая геологическая характеристика рудопроявлений АМРУ

Хаак-Саирское рудопроявление представлено пятью участками развития золото-кварцевых жил на площади 2×8 км среди лиственитов и офиолитов (V–Є1), конгломератов, алевролитов и песчаников ордовика. Большую часть его площади занимают мусковит-парагонит-кварц-карбонатные (зелёные) и типичные кварц-карбонатные (серые) листвениты по гипербазитам. Оруденение локализовано в жилах и жильных зонах, приуроченных к центральным частям плащеобразных залежей лиственитов. Простирание жил и жильных зон на участке I ориентировано вкрест простирания залежи лиственитов, на других участках рудопроявления соответствует их общему широтному простиранию. Жилы и жильные зоны сложены молочно-белым, светло-зеленоватым или бледно-коричневатым халцедоновидным или тонкозернистым кварцем.

Рудные тела Улуг-Саирского рудопроявления развиты на площади 1×4 км. Золоторудная минерализация здесь чаще всего наложена на кварц-турмалиновые метасоматиты. Золотоносными являются кварцевые жилы и кварцево-жильные зоны, локализованные в конгломератах и алевролитах, реже в сланцах. Простирание жил и жильных зон восток-северо-восточное, падение – близко к вертикальному.

Минералого-геохимические особенности руд и условия их образования Хаак-Саирского и Улуг-Саирского рудопроявлений АМРУ свидетельствуют о том, что они являются производными единой сложной гидротермальной рудообразующей системы с латеральной и вертикальной минеральной зональностью.

Формирование рудных тел Хаак-Саирского и Улуг-Саирского рудопроявлений происходило в течение двух этапов. На 1-м этапе возникла высокотемпературная кварц-турмалиновая формация (кварц-турмалиновые метасоматиты и кварц-турмалиновые жилы) с фторапатитом и W-содержащим рутилом, которая генетически связана с малыми интрузиями гранодиорит- и тоналит-порфиров I фазы баянкольского комплекса (D2–3), что установлено в рудном поле Хаак-Саирского рудопроявления. На 2-м этапе сформировались предрудные среднетемпературные метасоматиты березит-лиственитовой формации и сопряжённые с ними безрудные кварц-пиритовые жилы с шеелитом, а также поздние кварцево-жильные образования с различными типами золотой минерализации, т.е. наблюдается последовательное отложение различных типов золотой минерализации. Дорудный шеелит отмечается в большинстве золото-кварцевых жил рудопроявлений. В конце 2-го этапа образовались пострудные карбонатно-кварцевые и хлорит-гематит-кварцевые прожилки.

Золото-кварцевые жилы Хаак-Саирского рудопроявления формировались на гипабиссальной фации глубинности при давлении (P) ~ 0,5 кбар (~ 1,5 км) на фоне снижения температур (T) – 290–133 °C, Улуг-Саирского рудопроявления – в условиях гип-мезоабиссальной фации глубинности при P ~ 0,9–1,0 кбар (~ 2,7–3,0 км), T – 360–145 °C. Формирование продуктивных минеральных ассоциаций рудопроявлений происходило при вариациях f(O2), f(S2), f(Se2) и f(Те2). Хаак-Саирское рудопроявление гипабиссальной фации глубинности по составу продуктивных ассоциаций отвечает золото-галенит-сульфоантимонитовому типу с серебристыми блёклыми рудами, ртутистыми разновидностями минералов ряда Au–Ag, селенидами (Au–Ag, Ag, Pb, Hg) и теллуридами (Ag, Hg), Улуг-Саирское рудопроявление – золото-сульфидному типу с теллуридами и селенидами Au и Ag (фишессерит и др.), селено-теллуридами Ag и Bi [4].

Золоторудные объекты АМРУ характеризуются весьма своеобразным минеральным составом руд, для которых присущи некоторые черты вулканогенно-гидротермальных месторождений Au: Au-Ag-Se-Te-минерализация, осцилляционная зональность некоторых блеклых руд и т.д. Многие исследователи месторождений Au такого генезиса относят к вулканогенно-плутоногенной гидротермальной золото-кварцевой формации [5, 6].

Отбор образцов и методика аналитических исследований

В Хаак-Саирском рудопроявлении ксеноморфные выделения шеелита до 2 мм отобраны из протолочных проб из низкотемпературной золотоносной жилы № 1 (участок II). В Улуг-Саирском рудопроявлении шеелиты (с размерами до 1,7 мм) также отобраны из протолочной пробы из наиболее золотоносной и высокотемпературной жилы № 18.

Монофракции шеелитов отбирались из черных шлихов протолочных проб (> 2 мм) при помощи бинокуляра с ультрафиолетовой лампой. Полученные монофракции монтировались в шашку. Химический состав шеелита определялся на растровом электронном микроскопе (с пределами обнаружения содержаний элементов-примесей – 0,01 мас. %) MIRA LM (Институт геологии и минералогии СО РАН, г. Новосибирск, аналитик С.Н. Карманов). Содержания микроэлементов, в т.ч. РЗЭ, в шеелите определялись методом LA ICP–MS (Институт геологии и минералогии СО РАН, г. Новосибирск, аналитик С.В. Палесский), результаты анализов приведены в таблице. Спектры распределения микроэлементов в шеелитах нормированы по хондриту (для РЗЭ) и примитивной мантии (для редких элементов) [9]. Численное значение Eu-аномалии (Eu/Eu*) рассчитывалось по формуле Eu/Eu*=EuN/(SmN*GdN)1/2.

Типохимизм шеелита

Для шеелита Хаак-Саирского рудопроявления характерна красноватая, желто-оранжевая окраска. Состав минерала близок стехиометрическому, содержания (мас. %): СаO 18,63–19,06; SrO 0,91–1,15 и WO4 79,36–79,73. Суммарные содержания РЗЭ в шеелите составляют 81–296 г/т, Y – от 10,8 до 63,7 г/т (таблица). Минерал обогащён лёгкими и, прежде всего, средними лантаноидами: Σ (La–Nd)N = 97–498; Σ (Sm–Ho)N = 771–1939; Σ (Er–Lu)N = 17–72. На спектрах распределения микроэлементов отмечается наличие положительных Eu-аномалий (Eu/Eu* = 3,06–15,23) (рисунок, а).

Отметим, что температура гомогенизации (Tгом) флюидных включений золотоносных жил в кварце на участке II Хаак-Саирского рудопроявления составляет 188–124 °C, солёность – 4–8,2 мас. % NaС1-экв, для жилы № 18 Улуг-Саирского рудопроявления: Tгом – 310–240 °C, солёность – 6–9,6 мас. % NaСl-экв [1; 3].

Шеелит Улуг-Саирского рудопроявления имеет светло-желтую, серовато-желтоватую, реже бесцветную окраску. Красноватая и желто-оранжевая окраска шеелитов золоторудных месторождений, согласно [7], обусловлена присутствием битумоидов до 0,01 мас. %; шеелиты со светло-желтой или серовато-желтоватой окраской в золоторудных рудах образуются при наложении продуктивной минерализации с самородным золотом, при этом органическое вещество в шеелите с красноватой окраской «выгорает» при осаждении (= восстановлении) Au из растворов. Следовательно, более светлая окраска шеелитов Улуг-Саирского рудопроявления, в отличие от красноватых, жёлто-оранжевых окрасок шеелитов Хаак-Саирского рудопроявления, возможно, связана с закономерностями, выявленными Э.М. Спиридоновым с соавторами [7].

Состав шеелита Улуг-Саирского рудопроявления близок к стехиометрическому, содержания (мас. %): СаO 18,64–18,81; SrO 0,11–0,14, WO4 80,25–80,67 и MoO3 0,00–0,06. Суммарные содержания РЗЭ в шеелите составляют 493–1009 г/т, Y – от 130 до 278 г/т (таблица). Шеелит обогащён лёгкими и средними РЗЭ: Σ (La–Nd)N = 457–950; Σ (Sm–Ho)N = 2287–4590; Σ (Er–Lu)N = 183–388. Кроме того, отмечаются ярко выраженные отрицательные Eu-аномалии (Eu/Eu* = 0,003–0,004) (рисунок, б).

Результаты исследования и их обсуждение

Э.М. Спиридоновым с соавторами [7] было показано, что геохимический состав шеелита является индикатором глубинности плутоногенных месторождений золото-кварцевой формации. В частности, величина Sr/Mo в шеелите гипабиссальных месторождений составляет > 2000, мезобиссальных – 20–40, абиссальных – < 10. С ростом глубинности в шеелите увеличивается концентрация Y и РЗЭ. В шеелите гипабиссальных месторождений Au из РЗЭ преобладают Eu и Sm; мезобиссальных – Nd, Sm и Gd; абиссальных – Nb, Sm, Ce и Gd.

В Хаак-Саирском гипабиссальном рудопроявлении (P ~ 0,5 кбар; ~ 1,5 км) из РЗЭ преобладают Eu, Ce и La, величина Sr/Mo = 3586–6390 (среднее 4988), Улуг-Саирском гипо-мезоабиссальном рудопроявлении (P ~ 0,9–1,0 кбар; ~ 2,7–3,0 км) – Nd, Gd, Sm и Dy, Sr/Mo = 24–55 (среднее = 36,92). В более глубинных улугсаирских шеелитах содержание РЗЭ и Y характеризуется относительно хааксаирских повышенными содержаниями (в среднем): Pr и Yb 4–5 раз, Tm – 7 раз, Dy – 15 раз, Ho – 21 раз, Er – 26 раз, Sm – 38 раз, Gd и Tb – раз, а также Y – 6 раз (таблица). Типохимизм шеелитов рудопроявлений АМРУ, таким образом, соответствует фациям глубинности их формирования. В целом с ростом глубинности формирования руд наблюдается максимальное повышение концентраций средних лантаноидов.

Как видно из спайдерграмм, распределение РЗЭ в хааксаирских шеелитах схоже со спектрами РЗЭ месторождения Бестюбе гипабиссальной фации глубинности (рисунок, а). По характеру распределения и уровню накопления РЗЭ улугсаирские шеелиты соответствуют шеелитам месторождений мезобиссальной фации глубиности (рисунок, б). Спектры РЗЭ улугсаирских шеелитов характеризуются наличием отрицательных Eu-аномалий, а хааксаирских – положительными Eu-аномалиями (рисунок), что предполагает различия их физико-химических условий формирования.

Интерпретация Eu-аномалии в рудно-магматических системах очень сложна и должна учитывать физико-химические условия их формирования. Eu, в отличие от других РЗЭ, при окислительно-восстановительных (red-ox) условиях, характерных для магматического процесса, присутствует в кислых алюмосиликатных расплавах в двух валентных формах – Eu3+ и Eu2+, в то время как для остальных РЗЭ преобладающей формой в расплаве является REE3+ [8; 10]. При изучении системы «водный хлоридный флюид – гранитный расплав» было установлено, что знак и величина Eu-аномалии во флюиде существенно зависит от концентрации Cl во флюиде и от соотношения Eu3+/Eu2+ в расплаве (от red-ox-потенциала) и меняется в зависимости от давления флюида и степени открытости системы [4]. В закрытых условиях для первых, наиболее глубинных стадий (3 кбар) дегазации обогащенных хлором флюида, установлено появление относительно слабой отрицательной Eu-аномалии (в спектре РЗЭ). Понижение давления вызывает уменьшение концентрации Cl во флюиде, что приводит сначала к исчезновению отрицательной Eu-аномалии, а затем к появлению и росту положительной Eu-аномалии. В открытых условиях системы, при полном или частичном удалении флюида из магмы, инверсия знака Eu-аномалии происходит при более высоких давлениях по сравнению с закрытой системой. В целом при повышении концентрации Cl во флюиде наблюдается смена знака Eu-аномалии на отрицательную при более низких давлениях [4].

Итак, Eu-аномалии могут свидетельствовать о характеристиках red-ox-потенциала флюида. Отрицательная Eu-аномалия в некоторых случаях, как, например, в улугсаирских шеелитах, может указывать на кристаллизацию минералов из восстановленных флюидов, в условиях высоких давлений и/или при высоких концентрациях Cl во флюиде при относительно низких давлениях.

Одни месторождения Au вулканогенно-плутоногенной гидротермальной формации по особенностям состава близки к вулканогенным с селенидно-теллуридной минерализацией, с Те блёклыми рудами, колуситом, аурипигментом, киноварью (Алдан – Куранах, Лебединое), другие (Забайкалье – Дарасун и др.) имеют промежуточные характеристики [6], т.е. близки к плутоногенным гидротермальным. На тех и других проявлена отчётливая латеральная и вертикальная минеральная зональность. По минералого-геохимическим и геологическим особенностям объекты АМРУ близки к плутоногенно-гидротермальным.

Плутоногенно-гидротермальные месторождения Au формируются в условиях закрытой системы, при относительно стабильных физико-химических условиях [6]. Месторождения Au вулканогенно-плутоногенной гидротермальной золото-кварцевой формации формируются в условиях полуоткрытых систем, для которых характерны очень широкие вариации физико-химических параметров рудообразующего флюида, а также концентрации солей и газов [5]. Видимо, месторождения Au вулканогенно-плутоногенной гидротермальной формации, наиболее близкие к плутоногенным гидротермальным месторождениям, формируются в более закрытых условиях, чем объекты, близкие к вулканогенным, в которых чередование открытия и закрытия тектонических трещин наиболее ярко выражено. В месторождениях Au вулканогенно-плутоногенной гидротермальной формации с увеличением глубины формирования руд полуоткрытые условия становятся более закрытыми. При этом большую роль играет состав флюидов.

Для поздних жил Хаак-Саирского и Улуг-Саирского рудопроявлений характерно наличие барита, а для шеелитов из более ранних жил характерны низкие концентрации Ba (0,07–1,56 г/т). Вместе с тем в плутоногенных месторождениях золото-кварцевой формации барит не встречается. По данным [7] для шеелитов из этих месторождений независимо от глубины формирования месторождений в среднем отмечается примесь Ва 200–220 г/т. Возможно, концентрации Ва в шеелите являются одним из критериев отличия месторождений Au плутоногенно-гидротермальной золото-кварцевой формации от вулканогенно-плутоногенной гидротермальной золото-кварцевой формации (низкие концентрации Ba в шеелите до 10 г/т) (рисунок, в, г).

Заключение

Сравнительный анализ РЗЭ в шеелитах рудопроявлений Au вулканогенно-плутоногенной гидротермальной золото-кварцевой формации Западной Тувы с различными фациями глубинности формирования руд показал информативность типохимических особенностей шеелитов для определения их фации глубинности и формационной принадлежности.

Значительные величины европиевых аномалий в шеелитах Хаак-Саирского (Eu/Eu* = 3,06–15,23) и Улуг-Саирского (Eu/Eu* = 0,003–0,004) рудопроявлений свидетельствуют о кристаллизации шеелитов из восстановленных флюидов. Отрицательная Eu-аномалия в шеелите Улуг-Саирского рудопроявления, возможно, связана с физико-химическими условиями минералообразования, прежде всего – c повышенной сoлёностью флюидов (солёность растворов в жиле № 18 = 6–9,6 мас. % NaСl-экв) и давлением (P ~ 0,9–1,0 кбар; ~ 2,7–3 км).

Авторы статьи искренне благодарят д.г.-м.н. В.И. Лебедеву, д.г.-м.н. В.В. Зайкову за все замечания и пожелания к данной работе, которые позволили улучшить её форму и содержание.