Геохимия, 2020, T. 65, № 2, стр. 178-184

Редкоземельные элементы в магматических и метасоматических породах Муровдагского рудного района (Малый Кавказ)

Н. А. Имамвердиев a*, В. М. Баба-заде a, М. И. Мансуров a, Ш. Ф. Абдуллаева a

a Бакинский Государственный Университет
AZ1148 Баку, ул. Академ. З. Халилова, 23, Азербайджанская Республика

* E-mail: inazim17@yahoo.com

Поступила в редакцию 21.11.2018
После доработки 24.03.2019
Принята к публикации 25.03.2019

Полный текст (PDF)

Аннотация

В статье рассматриваются распределение редкоземельных элементов в магматических и метасоматических породах Муровдагского рудного района Малого Кавказа. Установлено, что метасоматиты и вмещающие породы Муровдагского рудного района характеризуются преобладанием легких редкоземельных элементов над тяжелыми. Весь комплекс полученных данных свидетельствует о том, что в составе рудообразующих флюидов преобладали компоненты магматической природы. Но, не исключается смешение магматических флюидов с метеорными водами. Выяснено, что метасоматиты и вмещающие магматические породы изученных месторождений обладают близкими параметрами распределения, что может свидетельствовать о том, что аналогичные магматические породы стали субстратом для метасоматоза.

Ключевые слова: Муровдагский рудный район, Малый Кавказ, редкоземельные элементы, метасоматиты

ВВЕДЕНИЕ

Редкоземельные элементы широко используются при изучении магматических пород. По этой проблеме существуют многочисленные публикации. Относительно немного публикаций посвящено особенностям распределения редкоземельных элементов в магматических породах Кавказа (Гугушвили и др., 2002; Имамвердиев, 2003; Попов и др., 2002). Для метасоматических пород Малого Кавказа и сопровождающей их гидротермальной минерализации данные по редкоземельным элементам практически отсутствуют. Нами изучено содержание редкоземельных элементов в метасоматитах и вмещающих их магматических породах Муровдагского рудного района и сделан ряд генетических выводов.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Образцы пород исследовались методом масс-спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой (ISP-MS). Аналитические исследования выполнялись в аналитической лаборатории USGS Геологической службы США (г. Денвер). При анализах использованы аттестованные внутренние стандарты. Для оценки окислительно-востановительных условий среды рудообразования использовано отношение Eu/Eu* (Eu/Eu* = Eu/((Sm + Gd)/2), для выявления степени дифференциации легких и тяжелых РЗЭ в изученных породах – отношения La/Yb, Ce/Yb, для выявления природы флюидов – Ce/Ce* (Ce/Ce* = CeN/((2LaN + SmN)/3).

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ

Муровдагский рудный район Малого Кавказа известен наличием гидротермальной минерализации разного типа: медной, молибденовой, свинцово-цинковой и др. Основными являются группы Кошкардагской медно-порфировой и Муровдагской медно-полиметаллической минерализации (Баба-заде и др., 1990; Минер. сырьевые ресурсы Аз-на, 2005).

В геологическом строении рудного района принимают участие нижнебайосские вулканогенные, вулканогенно-пирокластические образования основного и среднего состава, принадлежащие к базальт-андезибазальтовому комплексу, контрастной базальт-риолитовой формации (Геол. Аз-на, 2003).

Вулканогенная толща нижнего байоса прорвана Кошкарчайским интрузивным комплексом, представленным Кошкардагским, Оджагдагским и Баладжа-Кошкарчайским гранитоидными массивами. Эти интрузивы прорывают мощный комплекс эффузивно-пирокластических образований среднеюрского возраста и оказывают на них контактовое воздействие. Большинство исследователей относят интрузивы Муровдагской группы к габбро-диорит-гранодиоритовой формации. Сложена она габбро, габбро-диоритами, кварц-диоритами, гранодиоритами.

Минеральный состав габброидов, наряду с основным плагиоклазом (An52–56), представлен пироксенами (ромбические, частично моноклинные), роговой обманкой и в кварцевых разностях незначительно кварцем (3–4%). Из акцессориев присутствуют ильменит, магнетит, апатит, эпидот. Породы являются среднезернистыми массивными породами темно-серого цвета с гипидиоморфно-зернистой и габбровой структурой.

Кварцевые диориты – породы главной интрузивной фации, – представляют полнокристаллические среднезернистые породы серого, зеленовато-серого цвета с гипидиоморфно-зернистой структурой. Минеральный состав выражен плагиоклазом (An45–48), кварцем, роговой обманкой, авгитом, биотитом, акцессорными – магнетитом, апатитом, эпидотом, цоизитом. Гранодиориты распространены менее чем кварцевые диориты и отличаются относительно меньшим содержанием плагиоклаза и роговой обманки и несколько большим содержанием кварца.

Пространственное распределение медно-порфирового и полиметаллического оруденения контролируется разрывными нарушениями различного направления, определяющими блоковое строение рудного поля (Фаталиев, 1995; Мин. сырьевые ресурсы Аз-на, 2005). Многие из них сопровождаются гидротермальными изменениями пород: окварцеванием, серицитизацией, хлоритизацией, эпидотизацией (рис. 1). Гидротермально-метасоматические изменения развиты также по контактам интрузивных пород, зальбандам, даек и жил. Исходными породами, преобразованными в метасоматиты, являются как интрузивные, так и вмещающие их вулканогенные образования.

Рис. 1.

Геологическая карта Кошкарчайского месторождения медно-порфировых руд (масштаб 1 : 10 000). 1 – современные элювиально-делювиальные отложения; 2 – алювиальные, пролювиальные отложения; 3 – андезиты и их туфы; 4 – диабазы и их туфы; 5 – дайки диабазовых порфиритов: 6 – пластовые тела габбро, габбро-пироксенитов; 7 – габбро, габбро-диориты; 8 – диориты, кварцевые диориты. Фации вторичных кварцитов: 9 – монокварцевая; 10 – кварц-серицитовая; 11 – пропилитовая (хлоритизированные, окварцованные, кальцитизированные, эпидотизированные и пиритизированные породы с прожилково-вкрапленной рудной минерализацией. Разрывные нарушения: 12 – региональные рудоконтролирующие; 13 – прочие; 14 – границы фации вторичных кварцитов; 15 – контуры медно-порфировых рудных тел с промышленным содержанием на поверхности; 16 – ореолы распространения медно-порфировых руд; 17 – буровые скважины.

Вокруг рудогенерирующего интрузива можно выделить три постепенно сменяющие друг друга в пространстве метасоматические зоны. Внутренняя зона, охватывающая эндоконтактовую и апикальную части порфирового интрузива, представлена интенсивно окварцованными, почти нацело преобразованными во вторичные кварциты породами. Отмечаются чешуйки серицита, мусковита. Судя по минеральному составу, данная зона соответствует кварц-серицитовой фации вторичных кварцитов.

Рудоносность зон кварц-серицитовых метасоматитов обычно слабая. Причина этому редкая вкрапленность сульфидов, преимущественно халькопирита. С глубиной содержание меди увеличивается от 0.01% на поверхности до 0.05%. При этом в составе прожилков появляются кальцит и хлорит, увеличивается количество серицита. Глубже из-за значительного увеличения количества хлорита метасоматиты переходят в кварц-серицит-хлоритовую фацию вторичных кварцитов, в которой содержание меди уже достигает 0.15%. Т.е. наблюдается вертикальная зональность метасоматитов.

Промежуточную (среднюю) зону метасоматитов можно отнести к кварц-серицит-хлоритовой фации вторичных кварцитов. Минеральный состав пород зоны представлен кварцем, хлоритом, серицитом, эпидотом, кальцитом и пиритом (первые три минерала являются главными). На эти породы накладывается медно-порфировая минерализация прожилково-вкрапленного типа.

Третья, внешняя зона метасоматитов представлена пропилитовой фацией вторичных кварцитов. Породы данной фации сложены хлоритом, эпидотом, цоизитом, альбитом, серицитом, а также пиритом. В этой зоне иногда наблюдаются небольшие рудные интервалы с повышенным содержанием меди. В рудных прожилках установлено относительно высокое содержание серебра, а также наличие сфалерита. В этой зоне локально проявлены также хлорит-кварцевая и аргиллитовая ассоциации.

Таким образом, в районе исследования широко развиты интрузивные и вулканогенные образование, подвергающиеся в различной степени метасоматическому изменению. Последние представлены в основном вторичными кварцитами различных фаций. Нами изучены составы редкоземельных элементов в интрузивных, вулканогенных пород и их метасоматически измененных продуктах – вторичных кварцитах.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Распределение редкоземельных элементов во вмещающих породах и метасоматитах рудного района приведено в табл. Все породы, в том числе все метасоматические породы характеризуются небольшим преобладанием легких лантоноидов над тяжелыми. Отношение La/Yb составляет 1.4–4.6. Только в диоритах наблюдается существенное преобладание легких лантаноидов над тяжелыми, La/Yb = 13.4. Цериевая аномалия Ce/Ce* в метасоматитах составляет 0.81–1.03. Отсутствие цериевой аномалии в метасоматитах может указать на преобладание магматогенных флюидов в составе формирующих метасоматиты и рудную минерализацию флюидов. Об этом также свидетельствуют данные распределения редкоземельных элементов в метасоматитах и вмещающих магматических породах. Как видно из рис. 2, тренды распределения редкоземельных элементов в метасоматитах наследуют особенности распределения этих элементов в исходных породах, подвергшихся метасоматическим преобразованиям (габброидов, диоритов и андезитов). При этом максимальная величина суммы редкоземельных элементов наблюдается для диоритов (91 г/т), а минимальная – для габбро (6.5 г/т). Обогащение легкими лантаноидами диоритов видно и по величине Ce/Yb соотношения: в отличие от пород других типов, для этих пород она составляет 25.7, что может указывать на магматогенный источник флюидов.

Рис. 2.

Распределение редкоземельных элементов в магматических и метасоматических породах Муровдагского рудного района нормированных по хондриту (Sun, McDonough, 1989). (Номера проб см. табл. 1).

Таблица 1.  

Содержание редкоземельных элементов в магматических, метасоматических породах Муровдагского рудного района

Компо-нент Габбро Диорит Базальт Андезит Вторичный кварцит Рудный вторичный кварцит Медно-порфировая руда
G-72 G-73 G-74 G-79 G-80 G-82 G-75 G-76 G-77 G-78 G-84 G-86 G-87 G-85
La 0.77 0.79 1.5 1 18.7 5.2 1.4 0.94 0.97 0.79 1.1 0.68 3.2 1.1
Ce 1.5 1.5 2.9 2.2 36 10 2.8 2 2.1 1.6 2.3 2 5.8 2
Pr 0.24 0.25 0.41 0.32 4.6 1.4 0.42 0.29 0.32 0.24 0.39 0.35 0.9 0.28
Nd 1 1 1.8 1.4 16.5 5.8 1.9 1.3 1.4 1.1 2 1.8 3.6 1.2
Sm 0.32 0.31 0.51 0.47 3.2 1.7 0.57 0.4 0.43 0.37 0.71 0.58 0.95 0.31
Eu 0.13 0.14 0.18 0.19 1.1 0.57 0.22 0.17 0.17 0.17 0.22 0.17 0.36 0.17
Gd 0.52 0.48 0.73 0.68 3.3 2.2 0.87 0.62 0.64 0.51 0.98 0.95 1.1 0.43
Tb 0.1 0.098 0.16 0.15 0.58 0.46 0.2 0.14 0.14 0.12 0.21 0.19 0.22 0.094
Dy 0.72 0.66 1.1 1 3.1 3 1.3 0.97 0.98 0.8 1.4 1.2 1.3 0.62
Ho 0.16 0.16 0.24 0.22 0.6 0.63 0.29 0.22 0.22 0.18 0.27 0.28 0.28 0.14
Er 0.56 0.53 0.8 0.74 1.7 2.3 1 0.73 0.75 0.59 0.88 0.94 0.88 0.52
Tm 0.094 0.081 0.13 0.13 0.24 0.36 0.16 0.11 0.13 0.1 0.14 0.15 0.13 0.08
Yb 0.49 0.48 0.77 0.72 1.4 2 0.98 0.64 0.77 0.53 0.85 0.89 0.74 0.58
∑РЗЭ 6.604 6.479 11.23 9.22 91.02 35.62 12.11 8.53 9.02 7.1 11.45 10.18 19.46 7.524
La/Yb 1.571 1.645 1.948 1.388 13.357 2.6 1.428 1.468 1.259 1.490 1.294 0.764 4.324 1.896
Lan/Ybn 1.127 1.180 1.397 0.996 9.581 1.864 1.024 1.053 0.903 1.069 0.928 0.548 3.101 1.360
Eu/Eu* 0.969 1.106 0.901 1.026 1.025 0.900 0.953 1.040 0.989 1.196 0.806 0.696 1.073 1.423
Ce/Ce* 0.856 0.845 0.888 0.936 0.987 0.891 0.883 0.929 0.936 0.863 0.809 1.028 0.856 0.866
∑(РЗЭ)n 35.518 34.581 56.537 49.476 343.65 172.10 64.395 45.571 48.394 38.803 61.694 56.569 88.65 60.215
Ce/Yb 3.061 3.125 3.766 3.055 25.714 5 2.857 3.125 2.727 3.018 2.705 2.247 7.837 3.448
Eu/Sm 0.406 0.451 0.352 0.404 0.343 0.335 0.385 0.425 0.395 0.459 0.309 0.293 0.378 0.548

Примечания. Eu/Eu* = Eu/((Sm + Gd)/2); Ce/Ce* = CeN/((2LaN + SmN)/3).

ОБСУЖДЕНИЕ

В целом низкие Eu/Sm отношений в магматических породах (0.4), вторичных кварцитах (0.3–0.5) и вторичных кварцитах с рудной минерализацией (0.4–0.5) указывает на то, что все дорудные и рудные процессы протекали в верхней коре, в близких по глубине формирования условиях (Гугушвили и др., 2002). В остальных породах и метасоматитах суммарное содержание редкоземельных элементов приблизительно одинаковое. Eu/Eu* отношение во всех типах пород в целом приближается к 1, что свидетельствует об участии относительно восстановленных флюидов при образовании этих пород (Балашов, 1976). Для оценки поведения редкоземельных элементов при образовании метасоматитов проведены нормирование рудно-метасоматических пород по фоновым содержаниям этих элементов в исходном неизмененном габбро (рис. 3).

Рис. 3.

Распределение редкоземельных элементов в магматических и метасоматических породах Муровдагского рудного района нормированных по габбро (обр. G-72) (номера проб см. табл. 1).

Из рис. 3 видно, что при образовании рудных метасоматитов редкоземельные элементы проявляют различную подвижность. В целом, за исключением одного образца, наблюдается слабая подвижность редкоземельных элементов. В одном образце (G-87) наблюдается минимальная подвижность легких редкоземельных элементов (от La до Sm) и максимальный вынос тяжелых редкоземельные элементы.

Анализ полученных данных показывает, что метасоматиты и вмещающие магматические породы изученных месторождений обладают близкими параметрами распределения, что может свидетельствовать о том, что аналогичные магматические породы стали субстратом для метасоматоза.

Об этом свидетельствуют также закономерное распределение некогерентных элементов. На бинарных диаграммах La–Nb и Sm–Nb метасоматиты и вмещающие породы образуют единый тренд (рис. 4).

Рис. 4.

Соотношение La–Nb и Sm–Nb в в магматических и метасоматических породах Муровдагского рудного района. Интрузивные породы (габбро, габбро-долериты, диориты, кварцевые диориты); Вулканические породы (базальты, базальтовые андезиты, андезиты); Метасоматические породы (вторичные кварциты, рудные вторичные кварциты.

В азербайджанской части Лок-Карабахской зоны медно-порфировое оруденение также установлено в Кедабекском (Карадаг, Хар-хар) и Карабахском (Демирли, Хачинчай, Джанятаг, Гюлятаг и др.) рудных районах (Баба-заде и др., 1990; Минер. сырьевые ресурсы Аз-на, 2005).

Указанные рудные районы характеризуются близостью геологического строения, металлогении и магматизма с вышеуказанными месторождениями Муровдагского рудного района и их всех можно отнести высоко сульфидным порфирово-епитермальным системам (Cooke, Simmons, 2000; Sillitoe, 2010; Sillitoe, Hedenqust, 2003). Весь комплекс полученных данных свидетельствует о том, что в составе рудообразующих флюидов преобладали компоненты магматической природы. Но, не исключается смешение магматических флюидов с метеорными водами (судя по изотопным данным изотопа серы в аналогичных месторождениях Кавказа).

ВЫВОДЫ

1. Метасоматиты и вмещающие породы Муровдагского рудного района характеризуются преобладанием легких редкоземельных элементов над тяжелыми. Все породы имеют однотипное распределение редкоземельных элементов, что указывает на их генетическое единство.

2. При образовании рудных метасоматитов редкоземельные элементы проявляют различную подвижность. В целом наблюдается слабая подвижность редкоземельных элементов. Наблюдается минимальная подвижность легких редкоземельных элементов (от La до Sm), тяжелые же редкоземельные элементы максимально выносится.

3. Метасоматиты и вмещающие магматические породы изученных месторождений обладают близкими параметрами распределения, что может свидетельствовать о том, что аналогичные магматические породы стали субстратом для метасоматоза.

Список литературы

  1. Баба-заде В.М., Махмудов А.И., Рамазанов В.Г. (1990) Медно- и молибден порфировые месторождения. Баку: изд-во Азернешр, 376 с.

  2. Балашов Ю.А. (1976) Геохимия редкоземельных элементов. М.: Наука, 267 с.

  3. Винокуров С.Ф. (1996) Европиевые аномалии в рудных месторождениях и их генетическое значение. ДАН 146 (6), 792-795.

  4. Геология Азербайджана, т. III, Магматизм. (2003) Баку, изд-во “Nafta-Press”, 524 с.

  5. Гугушвили В.И., Кекелия М.А., Мун Ч., Нацвлишвили М.П. (2002) Коровые и мантийные источники мелового вулканизма и сульфидного рудообразования в Болнисском рудном районе. Труды ГИН АН Грузии, новая серия. Вып. 117, 412-419.

  6. Имамвердиев Н.А. (2003) Геохимия редкоземельных элементов позднекайнозойских вулканических серий Малого Кавказа. Геохимия (4), 425-442.

  7. Imamverdiyev N.A. (2003) Rare Earth Element Geochemistry of Late Cenozoic Volcanic Series in the Lesser Caucasus. Geochem. Int. 41(4), 379-394.

  8. Минерально-сырьевые ресурсы Азербайджана (2005) (Под ред. Баба-заде В.М.). Баку, Озан, 808 с.

  9. Попов В.С., Ляпунов С.М., Семина В.А. (1987) Редкоземельные элементы в плиоцен-четвертичных вулканитах Кавказа. Геохимия (8), 1159-1173.

  10. Фаталиев Р.А. (1995) Геологические особенности медно-порфирового оруденения Агдамского антиклинория Малого Кавказа и условия его формирования. Автореф. дисс. на соиск. степени к. г.-м. н., Баку, БГУ, 25 с.

  11. Cooke D.R., Simmons S.F. (2000) Characteristics and genesis of epithermal gold deposits. Reviews in Econom. Geol. (13), 221-244.

  12. Sillitoe R.H. (2010) Porphyry copper systems. Econom. Geol. (105), 3-41.

  13. Sillitoe R.H., Hedenquist J.W. (2003) Linkages between volcanotectonic settings, ore-fluid compositions, and epithermal precious metal deposits. Spec. Public. Society of Econom. Geol. (10), 315-343.

  14. Sun S.S., McDonough W.F. (1989) Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: Implications for mantle composition and processes. In Saunders, A.D., and Norry, M.J., eds., Magmatism in the Ocean Basins, Geol. Society London Spec. Public. (42), 313-345.

Дополнительные материалы отсутствуют.