Геохимия, 2022, T. 67, № 9, стр. 896-900

ВВЕДЕНИЕ

На Приполярном Урале широко развиты кварцевые жилы, формирование которых происходило на разных этапах геологического развития региона, в широком возрастном диапазоне. Масштабное изучение кварцевых жил, метасоматических изменений вмещающих пород и условий их образования проводилось в связи с определением технологических свойств кварца и выявлением в них золото-сульфидной минерализации (Кузнецов, 2012; Сокерина, 2011 и др.). В то же время, условия образования кварцевых жил с лазулитовой минерализацией до настоящего времени остаются слабо изученными. Мы предприняли попытку выяснения генезиса таких жил на основе оценки физико-химических особенностей минералообразования, установленных при изучении флюидных включений в кварце и лазулите из жильной минерализации проявления горы Черной, расположенного в северной части Желаннинского кварцевожильного поля.

Проявление приурочено к зоне крутопадающего разлома взбросового характера в поле развития кварцитопесчаников обеизской свиты нижнего ордовика. Лазулитсодержащие кварцевые жилы мощностью до 1 м выявлены в элювиальных развалах и коренных выходах обеизских кварцитопесчаников и контролируются многочисленными оперяющими трещинами. Их формирование связывается с ранней хрусталеносной стадией кварцевожильной минерализации Желаннинского кварцевожильного поля. Кварц в жилах молочно-белый с участками бесцветного, с параллельно-шестоватой крупнозернистой структурой и редкими хрусталеносными пустотами, содержит минеральные включения (Репина, 2016). Наиболее распространенными минералами являются турмалин, лазулит и гематит. Кроме того, присутствуют дистен, хлоритоид, рутил, мусковит, алунит, андалузит, апатит, аугелит, флоренсит и сванбергит (Литошко, Буканов, 1989; Репина, 2015; Репина, 2016). Лазулит встречается в кварцевых жилах, образуя в них рассеянную вкрапленность, гнезда и скопления неправильной формы. Он имеет ярко выраженный синий цвет, полупрозрачный, местами почти непрозрачный. Размер зерен и частично ограненных кристаллов обычно не превышает первых миллиметров, но есть и более крупные. С.А. Репиной описаны единичные образцы размером в 10 см (Репина, Попова, 2015). Более подробно с геологическим строением и минералогическими особенностями проявления можно ознакомиться в работах (Ефанова и др., 2004; Литошко, Буканов, 1989; Никулова и др., 2003; Репина, Попова, 2015; Репина, 2016).

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Изучение флюидных включений в кварце проведено в Институте геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН в полированных пластинах методами гомогенизации и криометрии с использованием термо-криостолика THMSG600 фирмы Linkam. Погрешность измерений ±0.5°С. Соленость растворов во включениях измерялась по температуре плавления льда (Bodnar, Vityk, 1996). Солевой состав включений определялся по температуре эвтектики водно-солевой системы (Борисенко, 1977). Газовый состав индивидуальных включений изучался на высокоразрешающем рамановском спектрометре LabRam HR800 (Horiba Jobin Yvon) при комнатной температуре. Для регистрации спектров применялась решетка спектрометра 600 ш/мм, размер конфокального отверстия составлял 300 и 500 мкм, щель – 100 мкм, мощность возбуждающего излучения He-Ne лазера (длина волны 632.8 нм) – 20 мВт, Ar+ лазера – 120 мВт (514.5 нм). Содержания газов подсчитывались по методике (Burke, 2001).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для определения условий минералообразования нами изучены первичные и первично-вторичные включения в лазулите и кварце. К первичным отнесены те, которые встречаются поодиночке или небольшими группами, к первично-вторичным – в мелких трещинах, не выходящих за пределы индивидов. За температуру минералообразования условно принята температура гомогенизации флюидных включений, которая является минимально возможной температурой минералообразования. Для определения истинной температуры минералообразования необходимо ввести поправку на давление. Так для кварца месторождения Желанное, которое расположено в непосредственной близости и, вероятно, образовано при близких температурах и давлениях, эта поправка не превышает 15°С (Козлов, 1998).

В лазулите изучены первичные включения (рис. 1а). Они содержат 5–10 об. % газовой фазы. Температура гомогенизации составляет 155–220°С. Плавление эвтектики происходит при –31…–40°С, что может свидетельствовать о присутствии в жидкой фазе солей магния, натрия и железа, соленость меняется от 12.5 до 15.0 мас. % NaCl_экв. Включения имеют разнообразную форму, иногда с элементами огранки, размер включений не превышает 30 мкм. При охлаждении гетерогенизация газовой фазы не наблюдается (это касается и ниже описанных включений). Вместе с лазулитом практически всегда встречается гематит, что, вероятно, вызвано близостью условий их образования.

Рис. 1.

Типичные первичные флюидные включения в: а – лазулите; б, в – крупнозернистом кварце; г – на границе кварца и турмалина.

В крупнозернистом кварце изучены первичные и первично-вторичные включения. Первичные включения содержат 5–10 об. % газовой фазы (рис. 1б, 1в) и характеризуются температурой гомогенизации 204–235°С. Плавление эвтектики наблюдается при температурах –31…–40°С, что может свидетельствовать о присутствии в жидкой фазе солей магния, натрия и железа. Соленость меняется от 11.0 до 15.7 мас. % NaCl_экв. Форма включений разнообразная, иногда с элементами огранки, размер включений не превышает 30 мкм. Встречены единичные включения, содержащее до 25 об. % газовой фазы с температурой гомогенизации до 393°С, соленостью до 17.7 мас. % NaCl_экв и температурой эвтектики –44, –52°С.

Первично-вторичные включения в крупнозернистом кварце содержат 5–10 об. % газовой фазы, температура гомогенизации равна 147–182°С. Температура эвтектики колеблется от –31 до –39°С, что характерно для водных растворов солей магния, натрия и железа. Соленость меняется от 10.7 до 15.7 мас. % NaCl_экв. Форма включений разнообразная, иногда с элементами огранки, размер включений не превышает 30 мкм.

Кварц иногда содержит тонкие игольчатые кристаллы турмалина. В самом турмалине видимые флюидные включения нами не обнаружены. Но на границе кварц-турмалин нами встречено единичное флюидное включение (рис. 1 г), которое содержит 5–10 об. % газовой фазы и гомогенизируется при температуре около 130–140°С. Плавление эвтектики в нем наблюдается при температуре –23°С, что, вероятно, свидетельствует о присутствии в составе жидкой фазы хлорида натрия. Соленость раствора равна 12.8 мас. % NaCl_экв.

Методом рамановской спектроскопии установлено, что газовый состав флюидных включений в лазулите и кварце весьма схож и состоит из углекислого газа и азота приблизительно в равных пропорциях с незначительными вариациями (табл. 1, рис. 2).

Рис. 2.

Типичные рамановские спектры газовой фазы флюидных включений в лазулите и кварце.

ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

Сопоставление результатов изучения флюидных включений в лазулите и кварце выявило их схожесть. Гомогенизация основной массы первичных включений в лазулите происходит при 155–220°С, в кварце 204–235°С, соленость меняется в пределах 12.5–15.0 и 11.0–15.7 мас. % NaCl_экв соответственно (рис. 3а). Температура эвтектики водно-солевого раствора в обоих случаях обычно изменяется в пределах –31…–40°С (рис. 3б), что свидетельствует о присутствии в минералообразующем флюиде солей магния, натрия и железа.

Рис. 3.

а – Соотношение между температурой гомогенизации и соленостью жидкой фазы флюидных включений; б – соотношение между температурой эвтектики и соленостью жидкой фазы флюидных включений: 1 – первичные включения в лазулите; 2 – первичные включения в крупнозернистом кварце; 3 – первично-вторичные включения в крупнозернистом кварце; 4 – включение на границе кварц-турмалин.

Газовый состав минералообразующего флюида также практически постоянен и представлен углекислым газом и азотом приблизительно в равных количествах (табл. 1). Все перечисленные факторы и наличие участков индукционных поверхностей совместного роста минералов (Репина, Попова, 2015) доказывают, что формирование кварцевой и лазулитовой минерализаций происходило близкоодновременно из одного флюида. Температура гомогенизации первичных включений в кварце немного выше, чем в лазулите, это связано с его более ранним началом кристаллизации при более высоких температурах.

Вариации температур эвтектик (–31…–40°С) являются следствием неоднородности солевого состава в сингенетичных включениях и, скорее всего, связаны с образованием в условиях колеблющихся концентраций минералообразующих флюидов.

Лазулит в жилах обычно встречается с гематитом, что, вероятно, свидетельствует о близких условиях образования.

Присутствие единичных первичных включений с более высокой соленостью, температурой гомогенизации и отличающиеся по составу растворенных солей в жидкой фазе может указывать на существование реликтов более ранней генерации кварца. Наличие большого количества расшнурованных включений свидетельствует о преобразовании кварцевых жил.

Источником вещества для образования лазулит-гематитовой минерализации могли быть как вмещающие породы, так и глубинные растворы. Высокая тектоническая нарушенность данного района сделала его весьма проницаемым для гидротермальных флюидов различного происхождения. Фосфор и другие компоненты могли поступать из отложений алькесвожской толщи, сложенной переотложенными продуктами кембрийской коры выветривания по вендским базальтоидам. В эту толщу железо и фосфор, вероятнее всего, попали при размыве фосфатоносных кор выветривания по подстилающим базитам саблегорской свиты позднерифейско-ранневендского возраста. Далее, при метаморфизме, фосфорсодержащие гидроокислы железа могли образовать лазулит-гематитовую минерализацию (Юдович и др., 2002).

Изотопные исследования флюидных включений кристаллов горного хрусталя месторождения Желанного, расположенного в 5 км к югу от описываемого проявления, выявили повышенные содержания радиогенных аргона и гелия, источником которых считаются породы протерозойского возраста (Козлов и др., 1998). Предположение о существовании глубинного источника вещества согласуется, также с данными (Никулова и др., 2003), полученными при изучении сванбергитовой минерализации в обеизских песчаниках, которые вмещают изученные нами кварцевые жилы.

Как было показано выше, газовый состав флюидных включений в жильном кварце и лазулите характеризуется высоким содержанием азота (около 50 мол. %). К сожалению, в литературе очень мало данных по газовому составу флюидных включений в лазулите других регионов. Так, например, гималайские лазулиты содержат в основном углекислый газ (Chauhan et al., 2019). Сведений не достаточно для выводов, но, возможно, углекислотно-азотный состав, в близких пропорциях, является характерной особенностью лазулитов данного проявления.

По температурам гомогенизации флюидных включений лазулит и кварц похожи на жильный кварц месторождения Желанное (Сокерина, Шанина, 2001; и др.), что подтверждает предположение об их близкоодновременном образовании (Репина, Попова 2015; и др.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Кварц-лазулитовая минерализация формировалась при температурах близких 155–235°С из флюида, содержащего соли магния, натрия и железа в условиях колеблющихся концентраций минералообразующего флюида, который был обогащен углекислым газом и азотом.

Исследование проведено по теме НИР ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН (ГР№ AAAA-A17-117121270036-7). Работа выполнена за счет средств Программы стратегического академического лидерства Казанского (Приволжского) федерального университета, за счет средств субсидии, выделенной Казанскому федеральному университету для выполнения государственного задания № 671-2020-0049 в сфере научной деятельности, при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации по договору № 14.Y26.31.0029 в рамках реализации постановления Правительства № 220.