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.
Содержание микроэлементов в шеелите из разноглубинных золото-кварцевых рудопроявлений АМЗУ (г/т)
Рудопроявление |
Хаак-Саирское |
Улуг-Саирское |
||||
ХС-1 |
ХС-2 |
УС-2 |
УС-4 |
УС-6 |
УС-10 |
|
Rb |
0,009 |
0,009 |
0,024 |
0,033 |
0,077 |
0,030 |
Sr |
830,647 |
688,482 |
88 |
91 |
75 |
74 |
Y |
10,810 |
63,746 |
130 |
278 |
224 |
262 |
Zr |
0,229 |
1,664 |
3,0 |
2,1 |
2,6 |
1,94 |
Nb |
0,049 |
0,330 |
0,90 |
1,28 |
1,47 |
0,79 |
Mo |
0,130 |
0,192 |
3,6 |
2,1 |
3,0 |
1,36 |
Cd |
0,001 |
0,003 |
0,025 |
0,015 |
0,016 |
0,015 |
Cs |
0,001 |
0,002 |
0,002 |
0,002 |
0,0003 |
0,0006 |
Ba |
0,078 |
0,464 |
1,03 |
1,56 |
0,43 |
0,48 |
La |
10,372 |
58,374 |
6,5 |
13,8 |
11,0 |
14,6 |
Ce |
13,378 |
73,184 |
36 |
81 |
64 |
82 |
Pr |
1,839 |
8,092 |
12,9 |
27 |
22 |
27 |
Nd |
6,825 |
26,453 |
111 |
226 |
182 |
226 |
Sm |
1,456 |
5,216 |
79 |
161 |
125 |
148 |
Eu |
42,154 |
103,264 |
15,6 |
32 |
27 |
31 |
Gd |
2,047 |
5,915 |
110 |
222 |
179 |
199 |
Tb |
0,213 |
0,905 |
16,1 |
31 |
26 |
29 |
Dy |
1,359 |
6,299 |
75 |
150 |
124 |
138 |
Ho |
0,258 |
1,188 |
9,4 |
19,3 |
16,1 |
18,2 |
Er |
0,710 |
3,408 |
15,9 |
33 |
27 |
31 |
Tm |
0,106 |
0,494 |
1,26 |
2,7 |
2,2 |
2,5 |
Yb |
0,699 |
3,008 |
4,2 |
9,2 |
7,5 |
9,1 |
Lu |
0,077 |
0,345 |
0,29 |
0,64 |
0,55 |
0,63 |
Pb |
2,334 |
12,173 |
7,9 |
7,2 |
9,4 |
7,5 |
Th |
0,315 |
0,282 |
0,17 |
0,23 |
0,23 |
0,16 |
U |
2,260 |
6,785 |
0,006 |
0,004 |
0,003 |
0,003 |
ΣРЗЭ |
81,5 |
296,2 |
493,2 |
1008 |
813,4 |
956 |
Sr/Mo |
6390 |
3586 |
24,44 |
43,33 |
25 |
54,91 |
Eu/ Eu* |
15,23 |
3,60 |
0,002 |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
Примечание. ХС-1 и ХС-2 – номера зёрен шеелита из кварцевой жилы № 1 участка II Хаак-Саирского рудопроявления; УС-2, УС-4, УС-4, УС-10 – номера зёрен шеелита из кварцевой жилы № 18 Улуг-Саирского рудопроявления.
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).
Спектры РЗЭ в шеелитах Хаак-Саирского (а, в; образцы ХС-1 и ХС-1) и Улуг-Саирского (б, г; образцы УС-2, УС-4, УС-6, УС-10) рудопроявлений. При построении диаграмм также были использованы данные о содержании микроэлементов в шеелитах из других месторождений [7], в которых отсутствуют данные по концентрациям U и Zr: Г – месторождения Бестюбе (Казахстан) гипабиссальной фации глубинности – 0,6–1,0 кбар (~ 1,8–3,0 км); М – месторождений мезоабиссальной фации глубинности (Степняк, Ирмовское, Первомайское, Утковское (Казахстан)) – 1,1–1,8 кбар (~ 3–5,4 км); A1 и A2 – месторождения абиссальной фации глубинности (Джеламбет (Казахстан)) – 1,8–3,3 кбар (~ 5,4–10 км)
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.
Библиографическая ссылка
Кужугет Р.В., Монгуш А.А. О ТИПОХИМИЗМЕ ШЕЕЛИТА РАЗНОГЛУБИННЫХ РУДОПРОЯВЛЕНИЙ ЗОЛОТА ЗАПАДНОЙ ТУВЫ // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 12-1. – С. 178-183;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36283 (дата обращения: 17.08.2024).