Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2022, T. 507, № 2, стр. 209-216
Экспериментальные исследования транспорта компонентов сульфидных руд в присутствии флюидной фазы при повышенных PT-параметрах
Б. Б. Дамдинов 1, *, А. Р. Котельников 2, Н. И. Сук 2, Л. Б. Дамдинова 1, З. А. Котельникова 3, Г. М. Ахмеджанова 2, член-корреспондент РАН Ю. Б. Шаповалов 2
1 Геологический институт им. Н.Л. Добрецова Сибирского отделения Российской академии наук
Улан-Удэ, Россия
2 Институт экспериментальной минералогии Российской академии наук
Черноголовка, Россия
3 Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии
Российской академии наук
Москва, Россия
* E-mail: damdinov@mail.ru
Поступила в редакцию 05.05.2022
После доработки 04.08.2022
Принята к публикации 22.08.2022
- EDN: RANWZM
- DOI: 10.31857/S2686739722600655
Аннотация
В связи с проблемой возможности метаморфогенного формирования рудных месторождений, проведено экспериментальное моделирование транспорта компонентов сульфидных руд в присутствии базальтового стекла и флюидной фазы, представленной водно-солевыми системами разного состава. Эксперименты проводились при PT-условиях, близких к параметрам амфиболитовой фации метаморфизма: Т = 500–650°C, P ~ 4–5 кбар. Моделирование проводилось в два этапа, в термостатических и термоградиентных условиях. В результате экспериментов первого этапа (термостатические условия) была показана принципиальная возможность переноса и переотложения рудообразующих компонентов (Zn, Cu, Au) водно-солевыми флюидами в эндогенных условиях, а также выявлена зависимость состава минеральных ассоциаций от химизма водно-солевых систем, участвующих в процессах минералообразования. Опыты в термоградиентных условиях показали, что рудное вещество вместе с силикатным активно транспортируется в верхнюю часть ампулы. По результатам наших опытов можно сделать вывод об успешном моделировании транспорта рудного вещества водно-солевыми флюидами, причем экспериментально установлена совместная миграция силикатного и рудного вещества, в результате чего формируются сульфидно-силикатные минеральные агрегаты. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили возможность формирования золото-сульфидно-кварцевых и полиметаллических месторождений за счет миграции при повышенных PT-параметрах, вещества ранее сформированных сульфидных руд.
ВВЕДЕНИЕ
Механизмы формирования золото-сульфидно-кварцевых и эпигенетических полиметаллических месторождений до сих пор остаются предметом дискуссий. Это обусловлено тем, что зачастую такие месторождения не имеют видимой связи с магматизмом, что не позволяет однозначно идентифицировать происхождение рудообразующих гидротермальных растворов. В ряде случаев установлена ведущая роль океанической коры в формировании месторождений золота [1–3]. Фрагменты океанической коры (офиолиты) присутствуют в крупных шовных зонах, где часто отмечается пространственная ассоциация месторождений золота с офиолитовыми поясами. Офиолитовые блоки могут содержать фрагменты субмаринных сульфидных руд, что наблюдается, в частности, на крупнейшем в Восточном Саяне, Зун-Холбинском золоторудном месторождении [4, 5]. Такие сульфидные руды представляют собой отложения подводных гидротермальных систем – аналогов современных “черных курильщиков”, в которых накапливаются Fe, Zn, Cu, Pb, Ag и Au – то есть элементы, характерные для руд золото-сульфидно-кварцевых месторождений. Было высказано предположение, что фрагменты таких сульфидных руд, присутствующие в составе офиолитовых блоков, являются источником вещества для месторождений золота в Восточном Саяне [1, 4–6].
Считается, что формирование орогенных золото-сульфидно-кварцевых месторождений обусловлено либо влиянием синколлизионных магматических расплавов [7], либо процессами метаморфической деволатилизации, переноса и переотложения рудного вещества в составе эндогенных флюидов [3, 8].
Другим типом рудных месторождений, формирующихся за счет флюидного переноса и переотложения рудообразующих компонентов, но не имеющих видимых связей с магматизмом, являются полиметаллические месторождения типа MVT (Mississippi Valley type). Предполагается, что Pb и Zn переносятся в составе высококонцентрированных рассолов с высоким содержанием солевых компонентов (более 30 мас. %), сформированных, предположительно, за счет захороненных эвапоритов [9, 10].
Для моделирования транспорта рудного вещества необходимо знание условий образования соответствующих месторождений. Такие работы были выполнены для ряда золото-сульфидно-кварцевых месторождений Восточного Саяна [1, 2]. Кроме того, на основе минеральной термометрии и изучения флюидных включений (ФВ) были определены РT-параметры метаморфизма колчеданных руд Восточного Саяна, представляющих собой реликты древних субмаринных сульфидных тел: температура 430–530°С, давление ~5 кбар [11]. Кроме того, термобарогеохимические исследования кварцевых жил во вмещающей сланцевой толще показали наличие высокотемпературных (более 500°С) включений в кварце с высокой концентрацией солей до 30 мас. % (NaCl-экв), близкой по концентрации к рассолам, формирующим полиметаллические месторождения типа MVT. Наличие высококонцентрированных рудообразующих флюидов часто отмечается и в составе плутоногенно-гидротермальных золоторудных месторождений ([12, 13] и др.).
Многочисленные экспериментальные и термодинамические исследования, по условиям переноса и отложения золота и полиметаллов в гидротермальных растворах, чаще всего ограничены температурами порядка 300–400°С, редко до 600°С и давлением до 1–2 кбар (например, [14, 15] и др.). Эти работы моделируют преимущественно область рудоотложения. Экспериментальные исследования поведения компонентов золото-полиметаллических месторождений при повышенных PT-параметрах, в присутствии концентрированных водно-солевых флюидов, соответствующих областям мобилизации рудообразующих компонентов, ранее не проводились.
Считается, что PT-параметры динамометаморфизма в области генерации рудообразующих флюидов орогенных месторождений золота (глубинных частях сдвиговых зон) могут достигать P – до 8 кбар и T – до 600°С и более [16, 17]. С учетом наших данных по природным парагенезисам для проведения экспериментов были определены PT-параметры, отвечающие амфиболитовой фации метаморфизма: Т = 500–650°С, P ~ 4–5 кбар и использовались водно-солевые растворы с высокой концентрацией солевых компонентов.
Эксперименты проводились в два этапа. На первом этапе были проведены предварительные опыты в термостатических условиях, с целью выяснения принципиальной возможности переотложения рудных компонентов под воздействием повышенных РT-параметров и оценки влияния состава флюида на характер образующихся парагенезисов. На втором этапе исследовали транспорт вещества в термоградиентных условиях.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ
Для опытов первого этапа использовали базальтовое стекло (восточно-тихоокеанское поднятие, обр. VTP-014) и сульфидные руды: образец 3894-9-2 – субмаринная гидротермальная сульфидная руда (гидротермальное поле Рейнбоу), в составе которой преобладает сфалерит, также присутствуют кубанит, миллерит, марказит и пирит и образец ТМ-1 – субмаринная сульфидная руда, сложенная преимущественно сфалеритом с незначительным количеством галенита (табл. 1). Состав базальтового стекла (мас. %): SiO2 – 47.65; TiO2 – 2.05; Al2O3 – 13.04; FeO – 11.26; MnO – 0.10; CaO – 10.51; MgO – 6.02; Na2O – 2.79; K2O – 0.05; SO3 – 0.52; сумма 93.98. Образцы были любезно предоставлены д.г.-м.н. И.В. Викентьевым.
Таблица 1.
№ оп | Исходная навеска1) | Исходный флюид | К2) | Фазовый состав продуктов опытов3) |
---|---|---|---|---|
Т = 500°С; Р = 5 кбар; grad T = 0; 12 сут (Au-ампулы); lg(fO2) = –28.3; lg(fS2) = –4.2 | ||||
7300 | Базальт + руда + БС | 40 мГ FeCl2 + 160 мкл H2O | 1.6 | Chl + Amf + Ep + Pl + Mt + Py + Pyr + + Sph + Gn + Spr + Au |
7301 | “ | 200 мкл 1M NaCl | 1.5 | Cpx + Amf + Ksp + Mt + Pyr + Sph + + Py + Pyr + Sph |
7302 | “ | 130 мкл 1M KCl | 1.4 | Bt + Cpx + Amf + Ksp + Anh + Py + + Pyr + Sph + Au |
7303 | “ | 30 мГ NaCNS + 220 мкл 0.5М NaCl | 1.5 | Chl + Ab + Pl + Cpx + Amf + Cal + Mt + + Py + Pyr + Sph |
7304 | “ | 20 мГ Na2S + 200 мкл 0.5М NaCl | 1.4 | Cpx + Amf + Pl + Ep + Qz + Mt + Au + + Py + Pyr + Sph |
7305 | “ | 20 мГ FeCl2 + 180 мкл 0.5М NaCl | 1.6 | Cpx + Amf + Pl + Ab + Mt + Brt + Au + + Py + Pyr + Sph + Gn |
Примечание. 1) исходная навеска: базальт (VTP-014), руда – “черный курильщик” 3894-9-2; БС – буферная смесь (Fe + FeO + + FeS + FeS2); 2) К – соотношение навеска/флюид; 3) продукты опытов. Индексы минералов: Ab – альбит, Amf – амфибол; Cpx – пироксен, Chl – хлорит; Ep – эпидот, Ksp – калиевый полевой шпат, Mt – магнетит, Qz – кварц; Anh – ангидрит, Au – золото, Brt – барит, Gn – галенит, Py – пирит, Pyr – пирротин, Sph – сфалерит, Spr – сперилит.
В опытах второго этапа также использовалось базальтовое стекло, однако, к субмаринным сульфидам добавлялись сульфиды из медно-никелевых руд Талнахского месторождения и отдельные монофракции сульфидных минералов (халькопирит, пирит). В одном случае использовалась сложная смесь сульфидов состава арсенопирит + + пирит + галенит + сульфиды из медно-никелевых руд Талнахского месторождения + халькопирит + гринокит + киноварь, с добавкой оксида висмута – бисмита (табл. 2). Таким образом, в экспериментах, наряду с базальтовым стеклом, использовались смеси сульфидных минералов, имитирующие сульфидные руды сложного состава.
Таблица 2.
№ оп | Исходная навеска1) | Исходный флюид | К2) | Фазовый состав продуктов опытов3) |
---|---|---|---|---|
Т(низ) = 680°С; Т(верх) = 650°С; Р = 5 кбар; grad T = 30°С; 14 сут (Pt-ампулы); lg(fO2) = –22.3; lg(fS2) = –0.5 | ||||
7336 | Базальт + чкТМ-1 + С | 100 мГ NH4Cl + 100 мГ NaCl + + 50 мГ NaOH(тв) + 600 мкл H2O | 0.7 | Cpx + Amf + Pl + Cb + Ap + + Qz + Sph |
7337 | “ | 100 мГ NH4Cl + 100мГ KCl + + 50 мГ KOH(тв) + 600 мкл H2O | 0.7 | Cpx + Qz + Pl + Ksp + Amf + + Sph + Gn |
Т(низ) = 680°С; Т(верх) = 650°С; Р = 4 кбар; grad T = 30°С; 14 сут (Pt-ампулы); lg(fO2) = –22.4 | ||||
7368 | *Базальт + чк3894 + С | 50 мГ NH4Cl + 100 мГ NaCl + + 100 мГ Na2CO3 + 460 мкл H2O | 1.4 | Ab + Cpx + Qz + Sph + PtS |
7369 | “ | 100 мГ NH4Cl + 200 мГ KCl + + 200 мГ K2CO3 + 720 мкл H2O | 0.8 | Ksp + Qz + Sph + Gn |
Т(низ) = 620°; Т(верх) = 580°С; Р = 4.5 кбар; grad T = 40°С; 14 сут (Au-ампула); lg(fO2) = –24.3; lg(fS2) = –0.55 | ||||
7378 | *Базальт + PT + Chp + + Py + C | 30 мГ NH4Cl + 40 мГ Na2CO3 + + 32 мГ NaCl + 220 мкл 10% NaOH | 3.2 | Ab + Qz + Cpx + Cb(Ba) + Ap + + Pyr + Chp + Gn + Au(Fe) |
7379 | “ | 45 мГ NH4Cl + 60 мГ K2CO3 + + 45 мГ KCl + 320 мкл 2% KOH | 2.9 | Cpx + Qz + Amf + Ksp + Py + + Pyr + Chp + Cb(Fe) + + Au(Fe,Cu) |
Т(низ) = 680°; Т(верх) = 640°С; Р = 5 кбар; grad T = 40°С; 14 сут (Au-ампула); lg(fO2) = –22.3; lg(fS2) = –0.50 | ||||
7387 | *Базальт + чкТМ-1 + + смесь сульфидов4) | 120 мГ NH4Cl + 90 мГ Na2CO3 + + 50 мГ NaCl + 450 мкл 5% NaOH + 20 мГ С + 20 мГ S | 3.9 | Ab + Qz + Cpx + Py + Pyr + + Tnt + Sph + Gn(As,Bi) + + Chp + As2S3 + AsS + Au(As,Hg) |
Примечание. * – в этих опытах в верхней части ампулы расположен контейнер со смесью Fsp + Qz, в этот контейнер в градиентных условиях и осуществлялся перенос рудного и силикатного вещества. 1) исходная навеска: базальт (VTP-014), руда – “черный курильщик” 3894-9-2; С – графит; РТ – руда Талнаха (пентландит + халькопирит + пирротин); 2)К – соотношение навеска/флюид; 3)продукты опытов (индексы минералов): Ab – альбит, Amf – амфибол; Ap – апатит, Cpx – пироксен, Chl-хлорит; Ep – эпидот, Ksp – калиевый полевой шпат, Mt – магнетит, Qz – кварц; Tnt – титанит (сфен), Anh – ангидрит, Au – золото, As-Py – арсенопирит, Brt – барит, Cb – карбонат, Chp – халькопирит, Gn –галенит, Py – пирит, Pyr – пирротин, Sph – сфалерит, Spr – сперилит; 4) смесь сульфидов: As-Py + Gn + РТ + Chp + CdS + HgS + (Bi2S3) + (Au).
В качестве флюидной фазы использованы водно-солевые смеси разного состава и концентраций. В солевом составе модельных флюидов первого этапа экспериментов использовались 1М-растворы хлоридов Na, K и Fe с примесями C, S, N (см. табл. 1). На втором этапе солевой состав модельного флюида был усложнен – к хлоридным солям добавлялись карбонаты щелочных металлов, щелочи и азотистые соединения (см. табл. 2). Общая концентрация солей также была увеличена. Значения фугитивности кислорода задавались буферной смесью Fe–FeO, фугитивности серы – смесью FeS–FeS2.
Все опыты проводили на установках высокого газового давления (УВГД) конструкции ИЭМ РАН. Точность контроля и регулирования температуры ±2°С, давления ±50 бар. Время ввода в режим составляло ~1 ч, закалка опыта занимала 3–5 мин. Длительность опытов составляла 14 сут. Контроль герметичности ампул проводили весовым методом.
Опыты проводили в золотых (5 × 0.2 × 50 мм или 8 × 0.2 × 70 мм) и платиновых (7 × 0.2 × 70 мм) ампулах. В опыты загружали соли, исходную навеску и заливали необходимое количество раствора. Ампулу заваривали, взвешивали, помещали в реактор УВГД и выдерживали в режиме опытов 14 сут.
Составы минеральных продуктов опытов изучали методом микрорентгеноспектрального анализа на электронном микроскопе “Tescan Vega” II XMU (Чехия), оснащенном энерго-дисперсионным (“INCA” x-sight) и кристалл-дифракционным (“INCA” wave) рентгеновскими спектрометрами (Англия, Оксфорд) (ИЭМ РА, г. Черноголовка) и Leo-1430 с энерго-дисперсионным спектрометром Inca-Energy (ГИН СО РАН, г. Улан-Удэ, аналитики Е.В. Ходырева, Е.А. Хромова). Составы растворов после опытов исследовали методом атомно-абсорбционной спектроскопии в ИЭМ РАН.
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ОБСУЖДЕНИЕ
На первом этапе опытов в нижнюю часть ампулы послойно загружали порошок базальтового стекла и порошок сульфидной руды, потом добавляли водно-солевые растворы (табл. 1). Опыты проводили в изотермическом режиме (Т = = 500°С, Р = 5 кбар, длительность опытов 12 сут, кислородный буфер Fe–FeO).
Продукты опытов представляли собой ассоциацию частично раскристаллизованных силикатных и рудных минералов: амфибол + полевые шпаты (плагиоклаз, калиевый полевой шпат) + + клинопироксен + магнетит ± хлорит ± эпидот ± ± биотит ± кальцит ± барит + пирит + сфалерит + + пирротин + галенит ± сперрилит (PtAs2) ± самородное золото (см. табл. 1).
Потенциал кислорода, соответствующий буферу Fe–FeO оценивается как lg(fO2) = –28.3; потенциал серы (исходя из присутствия пирита и пирротина в продуктах опытов) рассчитан как lg(fS2) = –4.2. Значения потенциалов кислорода и серы, рассчитанные для PT-параметров проведения экспериментов, указаны в табл. 1 и 2.
Вследствие частичной раскристаллизации и мелкой-тонкой размерности новообразованных минералов, микрозондовый и SEM-EDS количественные анализы не давали стопроцентных сумм, однако были установлены фазовые составы новообразованных минеральных ассоциаций. Анализ результатов опытов первого этапа показал, что многие новообразованные минералы содержат Cl в своем составе. В продуктах экспериментов отсутствуют минералы Cu, присутствующие в исходном сульфидном образце, что, по-видимому, связано с растворением Cu в золоте ампулы. Было также установлено, что минеральный состав продуктов метаморфизма основных пород и сульфидных руд зависит от солевого состава флюидной фазы. Так, в препарате с добавлением водного раствора KCl появляется ассоциация амфибол–биотит–клинопироксен–калиевый полевой шпат; в присутствии раствора H2O–NaCl формируется ассоциация клинопироксен–амфибол–альбит; в системе H2O–FeCl2 амфибол–хлорит–эпидот–плагиоклаз (андезин-лабрадор). В опыте с раствором H2O–NaCNS–NaCl формируется агрегат клинопироксен–плагиоклаз (альбит), с относительно большим распространением рудных минералов, причем сульфиды железа представлены преимущественно пирротином (пирит присутствует в подчиненном количестве), тогда как в других случаях в продуктах экспериментов преобладает пирит. То есть наличие в опытах азотистых соединений (NaCNS) способствовало более интенсивному переносу и переотложению рудных минералов в силикатной матрице, а присутствие углерода обусловило переход пирита в пирротин. В опытах с добавлением флюида состава H2O–Na2S–NaCl формировался агрегат амфибол–пироксен–эпидот–плагиоклаз (андезин–лабрадор), а в присутствии раствора H2O–FeCl2–NaCl агрегат представлял собой смесь клинопироксена и плагиоклазов (альбит, олигоклаз, андезин) с небольшим количеством амфибола. Таким образом, в результате экспериментов первого этапа была показана принципиальная возможность переноса и переотложения рудообразующих компонентов (Zn, Cu, Au) водно-солевыми флюидами в эндогенных условиях, а также выявлена зависимость состава новообразованных минеральных ассоциаций от химизма водно-солевых систем, участвующих в процессах минералогенеза.
Второй этап экспериментальных исследований – это проведение опытов с целью более подробного изучения транспорта рудного вещества. Для этого была применена методика градиентных опытов, в которых транспорт вещества осуществляется от более нагретой нижней части ампулы в верхнюю, более холодную. Состав флюида также был скорректирован по сравнению с первым этапом. В работах Д.С. Коржинского [18] было теоретически предсказано, что транспорт рудного вещества осуществляется во флюидах повышенной щелочности (“щелочная, рудонесущая стадия метасоматоза”). Для улучшения транспорта была увеличена общая соленость растворов до 35–42 мас. %, кроме того, состав флюида стал более сложным: использованы хлориды, карбонаты щелочных металлов, хлористый аммоний, исходный раствор содержал щелочи (NaOH и KOH) в концентрации 2–10 мас. %. В ряде опытов в исходную шихту, кроме материала субмаринных сульфидных руд, добавляли другие сульфидные минералы (арсенопирит, сфалерит, галенит и др., в том числе медно-никелевые руды Талнахского месторождения), имитирующие сложную смесь сульфидов. Также в опыты добавляли небольшие количества углерода (графит) и элементарной серы (по ~20 мг). Опыты проводили при температурах 580–680°С, температурный градиент составлял 30 и 40°С. Давление составляло 4–5 кбар. Условия проведения опытов и фазовый состав продуктов опытов представлены в табл. 2.
Результаты опытов второго этапа показали, что рудное вещество, вместе с силикатным, активно транспортируется в верхнюю часть ампулы. За 14 сут при указанных выше параметрах в верхнюю часть переносится приблизительно до 40% исходной шихты. Наиболее показательными являются опыты под номерами 7368 и 7369, характеризующиеся соответственно Na и K специализацией солевого состава раствора (см. табл. 2). Исходный материал опыта представлен субмаринной сульфидной рудой и базальтовым стеклом с примесью углерода (графита). Такой состав соответствует природным парагенезисам углеродистых сланцев с прослоями метавулканитов и сульфидных руд, изученных в Восточном Саяне [11]. В продуктах этих опытов встречены сростки минеральных агрегатов силикатного материала и сульфидного вещества (рис. 1). Эти сростки представляют собой агрегаты идиоморфных кристаллов сфалерита, кварца и калиевого полевого шпата, присутствующие в разных соотношениях (рис. 1 а–в). В опыте с натриевой спецификой (оп. 7368) продуктами являются агрегаты кварца, альбита, клинопироксена и сфалерита (рис. 1 г). Наличие таких агрегатов свидетельствует в пользу одновременного переноса как силикатного, так и рудного вещества. Субщелочные растворы, содержащие значительные количества солей, а также силикатного вещества, являются, как правило, солями второго (P–Q-типа) и характеризуются сложными фазовыми отношениями, с развитыми процессами гетерогенизации в широком интервале РТХ-параметров [19]. Поэтому, скорее всего, транспортная среда была гетерофазной.
Следует отметить, что чаще всего мы наблюдали простой перенос и кристаллизацию в верхней, более холодной части ампулы того же рудного вещества, которое было в загрузке (см. табл. 2). В то же время силикатный материал шихты (базальтовое стекло) претерпевал процесс раскристаллизации и последующего переноса с изменением состава твердых растворов. Так, в продуктах опытов чаще всего встречаются клинопироксены, представленные почти чистым диопсидом, хотя по расчетам Cpx должен содержать до 30% геденбергитового минала (табл. 3). Полевые шпаты представлены в основном альбитом и калиевым полевым шпатов (в опытах с Na и K спецификой соответственно). Среди сульфидных минералов в опытах диагностированы сфалерит, галенит и сульфид платины – куперит (табл. 4). Сфалерит в продуктах опыта несколько отличается по железистости от исходного (обр. 3894-9-2) и характеризуется отсутствием примеси Cu (см. табл. 4).
Таблица 3.
Минерал | Alb | Cpx | Kfs |
---|---|---|---|
№ опыта | 7368 | 7368 | 7369 |
Кол-во опр. | n = 7 | n = 8 | n = 8 |
SiO2 | 69.45 | 50.90 | 64.49 |
TiO2 | 0.06 | 3.77 | |
Al2O3 | 19.26 | 1.81 | 17.54 |
FeO | 0.58 | 18.25 | 0.05 |
MnO | 0.05 | 0.17 | |
MgO | 0.04 | 6.05 | |
CaO | 0.07 | 12.27 | 0.11 |
Na2O | 10.23 | 6.71 | 0.25 |
K2O | 0.03 | 17.07 | |
Сумма | 99.78 | 99.92 | 99.50 |
Таблица 4.
№ п/п | Кол-во опред. | Fe | Cu | Zn | Pb | Pt | S | Сумма |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Опыт 7368 | ||||||||
1 | n = 5 | 2.26 | 66.5 | 31.24 | 100.00 | |||
2 | n = 2 | 0.39 | 3.01 | 83.13 | 13.48 | 100.00 | ||
Опыт 7369 | ||||||||
3 | n = 4 | 5.67 | 61.35 | 32.99 | 100.01 | |||
4 | n = 4 | 0.69 | 85.18 | 14.14 | 100.00 | |||
5 | n = 2 | 1.29 | 13.45 | 67.50 | 17.77 | 100.00 | ||
Обр. 3894-9-2 | ||||||||
6 | n = 6 | 4.78 | 0.60 | 62.48 | 31.04 | 98.9 |
Таким образом, по результатам наших опытов можно сделать вывод об успешном моделировании транспорта рудного вещества эндогенными водно-солевыми флюидами, причем экспериментально установлена совместная миграция силикатного и рудного вещества. Известно, что водно-солевые системы, в которых присутствуют кремнезем или силикаты, относятся к II (P–Q) типу и характеризуются рядом особенностей – аномальной растворимостью при высоких PT-параметрах, наличием двух областей гетерогенизации [20]. В верхней высокотемпературной и высокобарической области происходит разделение на два флюида – низкоконцентрированный кислый водный флюид и высококонцентрированный щелочной рассол, причем более плотная флюидная фаза начинает накапливать кремнезем и рудные компоненты [19].
ВЫВОДЫ
1. Показано, что рудные компоненты (Zn, Cu, Au) способны мигрировать в эндогенных условиях в составе водно-солевых флюидов, при PT-параметрах амфиболитовой фации метаморфизма.
2. Экспериментально установлено, что наряду с рудными компонентами, в составе водно-солевых растворов мигрирует силикатное вещество, в результате чего формируются сульфидно-силикатные минеральные агрегаты.
3. Механизм формирования золото-сульфидно-кварцевых и полиметаллических месторождений за счет миграции и переотложения рудообразующих элементов в составе концентрированных водно-солевых флюидов нашел экспериментальное подтверждение.
Список литературы
Дамдинов Б.Б. Минеральные типы месторождений золота и закономерности их размещения в юго-восточной части Восточного Саяна // Геология рудных месторождений. 2019. Т. 61. № 2. С. 23–38.
Дамдинов Б.Б., Дамдинова Л.Б. Зун-Оспинское золоторудное месторождение (Восточный Саян): особенности геологического строения, состав руд и генезис // Геология рудных месторождений. 2018. Т. 60. № 3. С. 274–300.
Groves D.I., Santosh M., Deng J., Wang Q., Yang L., Zhang L. A holistic model for the origin of orogenic gold deposits and its implications for exploration // Mineralium Deposita. 2020. V. 55. P. 275–292.
Damdinov B.B., Goryachev N.A., Moskvitina M.L., Damdinova L.B., Izvekova A.D., Reutsky V.N., Posokhov V.F., Artemyev D.A. Zun-Kholba Orogenic Gold Deposit, Eastern Sayan, Russia: Geology and Genesis // Minerals. 2022. https://doi.org/10.3390/min12040395
Zhmodik S.M., Dobretsov N.L., Mironov A.G., Roshchektaev P.A., Karmanov N.S., Kulikov A.A., Nemirov-skaya N.A., Ochirov Yu.Ch. Mineralogical and geochemical signatures of hydrothermal-sedimentary origin of gold ore formation of the Kholba deposits, Eastern Sayan, Russia // Resource Geology. Special Issue. 1993. V. 17. P. 287–313.
Миронов А.Г., Жмодик С.М. Золоторудные месторождения Урик-Китойской металлогенической зоны (Восточный Саян, Россия) // Геология рудных месторождений. 1999. Т. 41. № 1. С. 54–69.
Бортников Н.С., Гамянин Г.Н., Викентьева О.В., Прокофьев В.Ю., Алпатов В.А., Бахарев А.Г. Состав и происхождение флюидов в гидротермальной системе Нежданинского золоторудного месторождения (Саха-Якутия Россия) // Геология рудных месторождений. 2007. Т. 49. № 2. С. 99–145.
Phillips G.N., Powell R. Formation of gold deposits–a metamorphic devolatilization model // Journal of Metamorphic Geology. 2010. V. 28. P. 689–718.
Basuki N.I., Spooner E.T.C. A review of fluid inclusion temperatures and salinities in Mississippi Valley-type Zn-Pb deposits: Identifying thresholds for metal transport // Exploration and Mining Geology. 2002. V. 11. № 1–4. P. 1–17.
Leach D.L., Song Yu.-C., Hou Z.-Q. The world-class Jinding Zn-Pb deposit: ore formation in an evaporite dome, Lanping Basin, Yunnan, China // Mineralium Deposita. 2017. V. 52. P. 281–296.
Дамдинов Б.Б., Дамдинова Л.Б., Жмодик С.М., Миронов А.Г. Состав и условия формирования золотоносных пирротиновых руд Восточного Саяна (на примере рудопроявления Ольгинское) // Геология и геофизика. 2019. Т. 60. № 5. С. 666–687.
Прокофьев В.Ю., Наумов В.Б., Миронова О.Ф. Физико-химические параметры и геохимические особенности флюидов докембрийских золоторудных месторождений // Геохимия. 2017. № 12. С. 1069–1087.
Baker T., Edert S., Rombach C., Ryan C.G. Chemical compositions of fluid inclusions in intrusion-related gold systems, Alaska and Yukon, using PIXE microanalysis // Economic Geology. 2006. V. 101. P. 311–327.
Акинфиев Н.Н., Тагиров Б.Р. Цинк в гидротермальных системах: термодинамическое описание гидроксохлоридных и гидросульфидных комплексов // Геохимия. 2014. № 3. С. 214–232.
Pokrovski G.S., Akinfiev N.N., Borisova A.Y., Zotov A.V., Kouzmanov K. Gold specialization and transport in geological fluids: insights from experiments and physical-chemical modeling / In Gold-Transporting Hydrothermal Fluids in the Earth’s Crust (Eds. Garofalo P.S. and Ridley J.R.). 2014. Geo-logical Society Special publication. V. 402. P. 9–70.
Gaboury D. Parameters for the formation of orogenic gold deposits // Applied Earth Science. 2019. V. 128. № 3. P. 124–133.
Gongalves P., Poivlet J.-C., Olio E., Trap P., Marquer D. How does shear zone nucleate? An example from the Suretta nappe (Swiss Eastern Alps) // Journal of Structural Geology. 2016. V. 86. P. 166–180.
Коржинский Д. С. Теория метасоматической зональности. М.: Наука. 1982. 103 с.
Котельников А.Р., Сук Н.И., Котельникова З.А., Янев Й., Енчева С., Ананьев В.В. Жидкостная несмесимость во флюидно-магматических системах (экспериментальные данные) // Петрология. 2019. Т. 27. № 2. С. 206–224.
Валяшко В.М. Фазовые равновесия и свойства гидротермальных систем. М.: Наука. 1990. 270 с.
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Доклады Российской академии наук. Науки о Земле