1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геология рудных месторождений
  4. T. 63, № 5, 2021

Геология рудных месторождений, 2021, T. 63, № 5, стр. 476-486

Сосуществующие тетраэдрит–(Zn) и сфалерит на золоторудном месторождении Теремки (Восточное Забайкалье): химический состав и условия образования

Н. Г. Любимцева a, *, В. Ю. Прокофьев a, Н. С. Бортников a

a Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН,
119017 Москва, Старомонетный пер., 35, Россия

* E-mail: luy-natalia@yandex.ru

Поступила в редакцию 05.03.2021
После доработки 30.05.2021
Принята к публикации 07.06.2021

Полный текст (PDF)

Аннотация

На золоторудном месторождении Теремки выделена парагенетическая ассоциация тетраэдрита-(Zn) и сфалерита. Определены химические составы этой пары сосуществующих минералов. В тетраэдрите-(Zn) соотношения Sb/(Sb + As) и Fe/(Fe + Zn) изменяются соответственно от 0.66 до 0.97 и от 0.28 до 0.40. Между соотношениями Sb/(Sb + As) и Fe/(Fe + Zn) установлена отрицательная корреляция. Содержание Fe в сфалерите изменяется от 0.88 до 1.43 мас. % (1.5–2.5 мол. % FeS). Оценены температура и фугитивность серы при отложении тетраэдрит-(Zn)-сфалеритового парагенезиса, которые изменялись от 130 до 280°С и от 10–13.2 до 10–8.1 соответственно.

Ключевые слова: месторождение Теремки, тетраэдрит-(Zn), сфалерит, сосуществующие минералы, распределение Fe и Zn, геотермометр, условия образования

ВВЕДЕНИЕ

Реконструкция условий минералообразования, выявление закономерностей распределения элементов между сосуществующими минералами – это одна из ключевых проблем современной минералогии, геохимии и учения о рудных месторождениях. При решении вопросов генезиса руд значительный интерес представляют минералы переменного состава, соотношение элементов в которых определяется физико-химическими параметрами минералообразующего флюида и закономерностями их распределения между минералом и флюидом.

Объектом исследования были выбраны сосуществующие блеклая руда и сфалерит золоторудного месторождения Теремки (Восточное Забайкалье). Эти два сульфида обладают широкими вариациями состава, часто находятся в ассоциации, и их химический состав (и его изменение) нередко используется в качестве индикатора физико-химических условий образования руд. Область использования минеральной ассоциации блеклой руды и сфалерита для оценки температур расширилась благодаря исследованиям термодинамических свойств этой пары минералов (Raabe, Sack, 1984; Sack, Loucks, 1985; Сэк, 2017; и др.).

Месторождение Теремки находится в 5 км от крупного золоторудного месторождения Дарасун. Ассоциации минералов на этих месторождениях схожи, однако на месторождении Теремки ассоциации не изучены с той же детальностью (Тимофеевский, 1972; Прокофьев и др., 2004; Любимцева и др., 20181,2; и др.). Условия образования продуктивной стадии месторождения Теремки были определены по данным изучения флюидных включений в кварце (Прокофьев и др., 2004; Prokofiev et al., 2010), а изучение рудных минералов переменного состава, таких как блеклая руда и сфалерит, которые могут находиться в ассоциации с самородным золотом, с этой целью не проводилось.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Месторождение Теремки расположено в Читинской области, вблизи населенного пункта Вершино-Дарасунский (фиг. 1а, б). Месторождение состоит из серии пологих золоторудных турмалин-кварцевых сульфидных жил и зон вкрапленных руд и связано с системой разломов и гранодиорит-порфирами амуджиканского комплекса (J2–K1), вмещающими породами являются габброиды (Pz1) и гранитоиды среднепалеозойского–раннемезозойского возраста (Тимофеевский, 1972; Прокофьев и др., 2004; Prokofiev et al., 2010; и др.) (фиг. 1в). Минерализация золоторудных жил сформировалась в три стадии: раннерудную (кварц, турмалин, серицит, пирит, арсенопирит, халькопирит), продуктивную (кварц, пирит, халькопирит, сфалерит, блеклая руда, галенит, марказит, халькопирит, самородное золото, самородное серебро, пирротин, бурнонит, самородный висмут, висмутин, матильдит, айкинит, козалит, тетрадимит и др.) и пострудную (кварц, карбонат). Зерна самородного золота округлые, с плавными границами, размером до 50 мкм, находятся в срастаниях с кварцем, халькопиритом, сфалеритом, галенитом и минералами висмута. В некоторых жилах можно проследить смену от зальбандов к центру кварц-турмалиновых и кварц-пиритовых ассоциаций кварц-сульфидными парагенезисами с самородным золотом и кварц-карбонатными агрегатами в центре жил. Раздробленные кварц-турмалиновые и пиритовые обломки часто сцементированы сульфидами.

Фиг. 1.

Географическая (а, б) и геологическая (в) схемы размещения золоторудного месторождения Теремки (Восточное Забайкалье). Геологическая схема составлена по материалам Дарасунской ГРЭ и с использованием материалов геологической съемки масштаба 1 : 200 000. 1 – метаморфических комплекс (PR1): гнейсы и кристаллические сланцы; 2 – кручининский габбро-амфиболитовый комплекс (Pz1k); 3–6 – крестовский комплекс (Pz1kr): 3 – гранодиориты, диориты, 4 – граниты, плагиограниты, 5 – граниты, 6 – дайки лампрофиров; 7–8 – аманский комплекс (Ta): 7 – граниты, гранодиориты, диориты, монцодиориты, 8 – граниты, аляскиты; 9–13 – амуджиканский комплекс (J3as): 9 – риолиты, фельзиты и их туфы и лавобрекчии, 10 – гранит-порфиры и плагиогранит-порфиры, 11 – дайки гранит-порфиров и плагиогранит-порфиров, 12 – дайки фельзитов, 13 – дайки лампрофиров; 14 – нерчуганский комплекс щелочных гранитов (J3n); 15–16 – раннемеловой субвулканический комплекс (K1): 15 – риолиты, фельзиты, перлиты, обсидианы, 16 – дайки фельзитов; 17 – аллювиальные отложения (QIV); 18 – тектонические нарушения: достоверные (а), предполагаемые (б); 19 – внемасштабные метасоматические тела: березитов (а), турмалинитов (б); 20 – контур месторождения.

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ МИНЕРАЛОВ

Рудные минералы на месторождении Теремки представлены обломками мономинеральных зерен и срастаниями сульфидов размером 1–2 мм и меньше, сцементированных карбонатом, а также образуют вкрапленность во вмещающей породе (фиг. 2а, б).

Наблюдение взаимоотношений минералов под микроскопом показало, что блеклая руда (тетраэдрит) и сфалерит совместно с галенитом, халькопиритом и карбонатом выполняют интерстиции между зернами кварца. Галенит-халькопирит-тетраэдритовые агрегаты цементируют раздробленные зерна раннего пирита (фиг. 2в) и образуют крупнозернистые агрегаты, сцементированные карбонатом (фиг. 2д, е). Взаимоотношения тетраэдрита и халькопирита в этих агрегатах неоднозначны. Наблюдаются как срастания со взаимными ровными границами между зернами этих минералов (фиг. 2д, е, з, 3б, г), так и прожилки тетраэдрита, секущие халькопирит (фиг. 2з, 3в). Сфалерит-галенит-халькопирит-тетраэдритовые агрегаты образуют крупнозернистые агрегаты в карбонате (фиг. 2ж, 3в), совместно с карбонатом выполняют интерстиции между зернами кварца (фиг. 3г), мелкие зерна этих агрегатов цементируются карбонатом (фиг. 3а, б). Эмульсионная вкрапленность халькопирита в сфалерите, приуроченная к халькопирит-галенитовым срастаниям, образующим цепочки выделений, свидетельствует о замещении сфалерита этими минералами (фиг. 2ж). Вероятно, на месторождении присутствуют две генерации блеклой руды: ранняя (тетраэдрит) образует взаимные срастания с халькопиритом, галенитом и сфалеритом, а другая – поздняя – обрастает ранние агрегаты тетраэдрита, замещает халькопирит и в виде тончайших прожилков проникает в сфалерит и галенит.

Фиг. 2.

Взаимоотношения минералов в рудах Теремкинского месторождения. а – обломки сульфидов и их срастания (черное) сцементированы карбонатом (белое); б – агрегаты сульфидов образуют гнезда и вкрапленность (светлое) во вмещающих нерудных минералах (темно-серое); сульфиды совместно с карбонатом (Carb) выполняют интерстиции между зернами кварца (Qz); в – катаклазированный пирит (Py) сцементирован галенит-халькопирит-тетраэдритовым агрегатом; г – на крупнозернистый тетраэдрит (Td) нарастает галенит-тетраэдритовый агрегат; трещины в нем залечены карбонатом; д – агрегат тетраэдрита с включениями халькопирита (Ccp) и галенита (Gn) в карбонате; е – зерна тетраэдрита и срастания тетраэдрита с галенитом и халькопиритом сцементированы карбонатом; ж – срастание тетраэдрита, сфалерита (Sp) и галенита. Галенит в срастании с халькопиритом образует цепочки выделений в сфалерите. Сфалерит на контактах с сульфидами и по периферии содержит эмульсионную вкрапленность халькопирита; з – галенит-халькопирит-тетраэдритовый агрегат, выполняющий интерстиции между зернами кварца. Тетраэдрит образует с халькопиритом как взаимные срастания с ровными границами, так и замещает его, образуя сеть прожилков. Здесь и далее: точками отмечены РСМА-анализы и указаны температуры, рассчитанные для сосуществующих тетраэдрита-(Zn) и сфалерита (по усредненным составам) и для неоднородного тетраэдрита-(Zn). Фотографии в отраженном свете.

Фиг. 3.

Взаимоотношения сосуществующих тетраэдрита-(Zn) и сфалерита в рудах Теремкинского месторождения. а – обломки зерен тетраэдрита и срастания тетраэдрита со сфалеритом, кристаллы кварца сцементированы карбонатом; б – агрегат тетраэдрита с включениями сфалерита, галенита и халькопирита в карбонате; в – аллотриоморфнозернистое срастание тетраэдрита, сфалерита и халькопирита. Tетраэдрит замещает халькопирит, образуя в нем прожилки и корродируя по краям, проникает по контакту халькопирита и сфалерита, содержит включения галенита; г – сфалерит-галенит-халькопирит-тетраэдритовый агрегат с карбонатом выполняют интерстиции между зернами кварца. Фотографии в отраженном свете.

Одинаковое положение тетраэдрита и сфалерита относительно ранних минералов, ровные границы, отсутствие пересечений и коррозионных взаимоотношений между ними указывают на близкое по времени образование этих минералов при достижении равновесных условий.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ТЕТРАЭДРИТА И СФАЛЕРИТА

Химический состав тетраэдрита и сфалерита изучен с помощью рентгеноспектрального микроанализатора (РСМА) Camebax-microbeam (аналитик Н.Н. Кононкова, ГЕОХИ РАН). Условия анализа: ток зонда – 30 нА, ускоряющее напряжение – 20 кВ, диаметр пучка зонда – 2–5 мкм.

По данным РСМА (51 анализ), тетраэдрит-(Zn) на месторождении Теремки содержит низкие концентрации Ag (0.5–0.9 мас. %) и Bi (до 1 мас. %): соотношения Sb/(Sb + As) – 0.66–0.97 и Fe/(Fe + Zn) – 0.27–0.43 (фиг. 4а). Между соотношениями Sb/(Sb + As) и Fe/(Fe + Zn) в тетраэдрите отмечается средняя отрицательная корреляция (коэффициент корреляции –0.6).

Фиг. 4.

Состав тетраэдрита-(Zn) (а, б) и гистограмма рассчитанных температур кристаллизации тетраэдрит-сфалеритового парагенезиса (в) Теремкинского месторождения. Пунктиром на фиг. 4а обозначена область составов блеклой руды, сосуществующей со сфалеритом, на месторождении Дарасун (Любимцева и др., 20182).

Сфалерит на месторождении (по данным 15 анализов) характеризуется низкими содержаниями Fe: 0.52–2.39 мас. % (0.9–4.2 мол. % FeS), концентрации Cu не превышают 0.56 мас. %, Cd 0.24–0.86 мас. %. Ранее сообщалось, что содержание Fe в сфалерите варьирует от 1.74 до 8.2 мас. %, что соответствует 3.0–13.8 мол. % FeS (Прокофьев и др., 2004).

Сосуществующие тетраэдрит-(Zn) и сфалерит были найдены в образце из жилы № 2 (обр.2419шт82). Состав тетраэдрита-(Zn) (мас. %): Cu 38.76–39.86, Ag 0.60–0.94, Zn 4.69–5.54, Fe 1.82–2.63, Sn 0.11–0.27, Cd до 0.14, Hg до 0.17, Sb 19.96–27.95, As 0.50–6.46, Bi 0.05–0.77, Te до 0.07, S 24.23–24.86, Se до 0.09; обобщенная формула (Cu10.09–10.24Ag0.09–0.14)Σ(10.20–10.38)(Zn1.18–1.40Fe0.54–0.78Sn0.02–0.04Cd0–0.02Hg0–0.01)Σ(1.95–2.02)(Sb2.68–3.83As0.11–1.41Bi0–0.06Te0–0.01)Σ(3.96–4.17)(S12.53–12.70Se0–0.02)Σ(12.53–12.70); соотношения Sb/(Sb + As) 0.66–0.97 и Fe/(Fe + Zn) 0.28–0.40 (табл. 1, 2). Состав сфалерита (мас. %): Zn 64.36–65.51, Fe 0.88–1.43, Cu до 0.56, Cd 0.29–0.86, S 32.64–33.42; обобщенная формула (Zn0.96–0.97Fe0.02–0.03Cu0–0.01Cd0–0.01)Σ(0.99–1.00)S1.00–1.01; железистость – 1.5–2.5 мол. % FeS.

УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ СФАЛЕРИТ-ТЕТРАЭДРИТОВЫХ ПАРАГЕНЕЗИСОВ

Описанные выше взаимоотношения тетраэдрита и сфалерита предполагают равновесные условия их кристаллизации, что позволяет использовать эту пару минералов для определения температуры образования с помощью методов геотермометрии.

Температуры кристаллизации сосуществующих тетраэдрита-(Zn) и сфалерита рассчитаны по геотермометру (Sack, Loucks, 1985), в основе которого лежат данные распределения Fe и Zn между этими минералами и термодинамическая модель теннантит-тетраэдритового твердого раствора. Распределение Fe и Zn между сосуществующими блеклой рудой и сфалеритом характеризуется реакцией обмена Fe и Zn между тетраэдритом и сфалеритом:

$\raise.5ex\hbox{$\scriptstyle 1$}\kern-.1em/ \kern-.15em\lower.25ex\hbox{$\scriptstyle 2$} \mathop {{\text{C}}{{{\text{u}}}_{{{\text{10}}}}}{\text{F}}{{{\text{e}}}_{{\text{2}}}}{\text{S}}{{{\text{b}}}_{{\text{4}}}}{{{\text{S}}}_{{13}}}}\limits_{{\text{Td}} - ({\text{Fe}})} + \mathop {{\text{ZnS}}}\limits_{{\text{Sp}}} = \raise.5ex\hbox{$\scriptstyle 1$}\kern-.1em/ \kern-.15em\lower.25ex\hbox{$\scriptstyle 2$} \mathop {{\text{C}}{{{\text{u}}}_{{{\text{10}}}}}{\text{Z}}{{{\text{n}}}_{{\text{2}}}}{\text{S}}{{{\text{b}}}_{{\text{4}}}}{{{\text{S}}}_{{13}}}}\limits_{{\text{Td}} - ({\text{Zn}})} + \mathop {{\text{FeS}}}\limits_{{\text{Sp}}} $

и взаимной реакцией:

$\mathop {{\text{C}}{{{\text{u}}}_{{{\text{10}}}}}{\text{F}}{{{\text{e}}}_{{\text{2}}}}{\text{S}}{{{\text{b}}}_{{\text{4}}}}{{{\text{S}}}_{{13}}}}\limits_{{\text{Td}} - ({\text{Fe}})} + \mathop {{\text{C}}{{{\text{u}}}_{{{\text{10}}}}}{\text{Z}}{{{\text{n}}}_{{\text{2}}}}{\text{A}}{{{\text{s}}}_{{\text{4}}}}{{{\text{S}}}_{{13}}}}\limits_{{\text{Tn}} - ({\text{Zn}})} = \mathop {{\text{C}}{{{\text{u}}}_{{{\text{10}}}}}{\text{Z}}{{{\text{n}}}_{{\text{2}}}}{\text{S}}{{{\text{b}}}_{{\text{4}}}}{{{\text{S}}}_{{{\text{13}}}}}}\limits_{{\text{Td}} - ({\text{Zn}})} + \mathop {{\text{C}}{{{\text{u}}}_{{{\text{10}}}}}{\text{F}}{{{\text{e}}}_{{\text{2}}}}{\text{A}}{{{\text{s}}}_{{\text{4}}}}{{{\text{S}}}_{{{\text{13}}}}}}\limits_{{\text{Tn}} - ({\text{Fe}})} ,$

которые описывают изменение состава в изоморфной серии теннантит-тетраэдрита.

Температуры, рассчитанные по сфалерит-блеклорудному геотермометру (Sack, Loucks, 1985), находятся в диапазоне (130–245) ± 25°С, оценены для 5 участков, показанных на фиг. 2ж, 3. Из рассчитанных 13 значений температур: 8 – получены по анализам, выполненным на контактах сосуществующих зерен минералов (130–245°С); 5 – по усредненных анализам составов сосуществующих зерен минералов на каждом участке (175–210°С) (табл. 1).

Таблица 1.  

Результаты рентгеноспектальных микроанализов сосуществующих тетраэдрита-(Zn) и сфалерита и температуры и фугитивности серы при их отложении на месторождении Теремки

 № п/п Фиг.  Мин.   n Концентрация, мас. % Тетраэдрит Сфалерит, мол.% Т, °С lg fS2
Ag Cu Zn Fe Sn Cd Sb As Bi S Сумма Sb/(As + + Sb) Fe/(Zn + + Fe) FeS CuS
1 3а Td 4 $\frac{{0.62{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.72}}{{0.66}}$ $\frac{{38.92{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 39.60}}{{39.23}}$ $\frac{{5.03{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 5.54}}{{5.32}}$ $\frac{{1.85{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 2.46}}{{2.12}}$ $\frac{{0.17{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.27}}{{0.22}}$ н.п.о. $\frac{{24.15{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 27.47}}{{25.72}}$ $\frac{{1.29{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 4.28}}{{2.67}}$ $\frac{{0.05{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.77}}{{0.31}}$ $\frac{{24.43{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 24.71}}{{24.59}}$ 100.82 $\frac{{0.78{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.93}}{{0.86}}$ $\frac{{0.28{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.36}}{{0.32}}$     211 –9.3
2 Sp 4   $\frac{{0.06{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.56}}{{0.21}}$ $\frac{{64.36{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 65.08}}{{64.89}}$ $\frac{{1.21{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 1.27}}{{1.24}}$   $\frac{{0.51{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0{\kern 1pt} .56}}{{0.54}}$       $\frac{{32.64{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 32.88}}{{32.73}}$ 99.61     $\frac{{2.12{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 2.22}}{{2.16}}$ $\frac{{0.09{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.86}}{{0.33}}$
3 Td 1 0.64 38.92 5.54 1.88 0.22 н.п.о. 26.38 2.37 0.18 24.51 100.64 0.87 0.28     241 –8.1
4 Sp 1   0.06 65.07 1.24   0.54       32.72 99.69     2.17 0.09
5 Td 1 0.72 39.16 5.19 2.27 0.17 н.п.о. 24.86 2.75 0.77 24.43 100.32 0.85 0.34     192 –10.2
6 Sp 1   0.11 65.06 1.22   0.55       32.64 99.64     2.14 0.17
7 Td 1 0.62 39.60 5.03 2.46 0.27 н.п.о. 24.15 4.28 0.05 24.71 101.24 0.78 0.36     190 –10.3
8 Sp 1   0.56 64.36 1.21   0.56       32.66 99.42     2.12 0.86
9 3б Td 4 $\frac{{0.60{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.81}}{{0.70}}$ $\frac{{38.96{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 39.39}}{{39.23}}$ $\frac{{4.69{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 4.97}}{{4.81}}$ $\frac{{2.45{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 2.63}}{{2.53}}$ $\frac{{0.19{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.22}}{{0.21}}$ $\frac{{{\text{н}}{\text{.п}}{\text{.о}}{\text{.}}{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.11}}{{{\text{н}}{\text{.п}}{\text{.о}}{\text{.}}{\kern 1pt} }}$ $\frac{{24.82{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 26.61}}{{25.80}}$ $\frac{{1.98{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 3.46}}{{2.52}}$ $\frac{{0.21{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.57}}{{0.32}}$ $\frac{{24.40{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 24.59}}{{24.49}}$ 100.60 $\frac{{0.82{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.89}}{{0.86}}$ $\frac{{0.37{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.40}}{{0.38}}$     176 –11.0
10 Sp 3   $\frac{{0.04{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.09}}{{0.06}}$ $\frac{{64.91{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 65.28}}{{65.06}}$ $\frac{{1.28{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 1.43}}{{1.38}}$   $\frac{{0.33{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.45}}{{0.41}}$       $\frac{{32.68{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 33.16}}{{32.94}}$ 99.85     $\frac{{2.24{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 2.49}}{{2.40}}$ $\frac{{0.06{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.14}}{{0.09}}$
11 Td 1 0.81 38.96 4.82 2.45 0.22 н.п.о. 25.75 2.25 0.57 24.47 100.30 0.88 0.37     167 –11.4
12 Sp 1   0.04 64.99 1.28   0.45       32.99 99.75     2.24 0.06
13 3в Td 4 $\frac{{0.69{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.94}}{{0.85}}$ $\frac{{39.03{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 39.86}}{{39.41}}$ $\frac{{5.04{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 5.49}}{{5.35}}$ $\frac{{1.82{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 2.34}}{{2.04}}$ $\frac{{0.11{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.22}}{{0.18}}$ н.п.о. $\frac{{22.34{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 27.95}}{{24.95}}$ $\frac{{0.50{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 5.22}}{{2.86}}$ $\frac{{0.15{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.46}}{{0.33}}$ $\frac{{24.23{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 24.86}}{{24.59}}$ 100.63 $\frac{{0.73{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.97}}{{0.84}}$ $\frac{{0.28{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.35}}{{0.31}}$     207 –9.4
14 Sp 2   $\frac{{{\text{н}}{\text{.п}}{\text{.о}}{\text{.}}{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.18}}{{0.09}}$ $\frac{{65.37{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 65.51}}{{65.44}}$ $\frac{{1.11{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 1.17}}{{1.14}}$   $\frac{{0.63{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.86}}{{0.75}}$       $\frac{{33.11{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 33.42}}{{33.27}}$ 100.68     $\frac{{1.93{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 2.02}}{{1.97}}$ $\frac{{0{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.27}}{{0.14}}$
15 Td 1 0.69 39.86 5.49 2.09 0.11 н.п.о. 22.34 5.22 0.15 24.84 100.88 0.72 0.31     233 –8.3
16 Sp 1   0.18 65.37 1.11   0.63       33.11 100.43     1.93 0.27
17 3г Td 5 $\frac{{0.61{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.92}}{{0.79}}$ $\frac{{38.76{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 39.44}}{{39.21}}$ $\frac{{4.93{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 5.43}}{{5.19}}$ $\frac{{2.03{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 2.51}}{{2.24}}$ $\frac{{0.18{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.23}}{{0.21}}$ $\frac{{{\text{н}}{\text{.п}}{\text{.о}}{\text{.}}{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.14}}{{{\text{н}}{\text{.п}}{\text{.о}}{\text{.}}}}$ $\frac{{19.96{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 25.94}}{{24.12}}$ $\frac{{2.32{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 6.46}}{{3.63}}$ $\frac{{0.19{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.57}}{{0.42}}$ $\frac{{24.34{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 24.84}}{{24.58}}$ 100.52 $\frac{{0.65{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.83}}{{0.80}}$ $\frac{{0.30{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.37}}{{0.34}}$     180 –10.6
18 Sp 2   $\frac{{0.07{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.31}}{{0.19}}$ $\frac{{65.08{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 65.45}}{{65.27}}$ $\frac{{0.88{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 1.23}}{{1.06}}$   $\frac{{0.29{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.31}}{{0.31}}$       $\frac{{33.37{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 33.39}}{{0.38}}$ 100.20     $\frac{{1.53{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 2.13}}{{1.83}}$ $\frac{{0.11{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.47}}{{0.29}}$
19 Td 1 0.61 39.32 4.98 2.51 0.18 н.п.о. 19.96 6.46 0.54 24.84 99.40 0.66 0.37     161 –11.4
20 Sp 1   0.07 65.45 0.88   0.32       33.39 100.11     1.53 0.11
21 Td 1 0.84 39.08 5.43 2.03 0.22 0.14 24.7 3.28 0.57 24.77 101.06 0.82 0.30     233 –8.4
22 Sp 1   0.31 65.08 1.23   0.29       33.37 100.28     2.13 0.47
23 2ж Td 3 $\frac{{0.64{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.73}}{{0.70}}$ $\frac{{39.39{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 39.64}}{{39.51}}$ $\frac{{5.14{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 5.35}}{{5.27}}$ $\frac{{1.98{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 2.24}}{{2.08}}$ $\frac{{0.19{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.22}}{{0.20}}$ $\frac{{{\text{н}}{\text{.п}}{\text{.о}}{\text{.}}{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.12}}{{{\text{н}}{\text{.п}}{\text{.о}}{\text{.}}{\kern 1pt} }}$ $\frac{{24.83{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 25.95}}{{25.44}}$ $\frac{{2.63{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 3.49}}{{3.02}}$ $\frac{{0.22{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.60}}{{0.35}}$ $\frac{{24.57{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 24.63}}{{24.60}}$ 101.17 $\frac{{0.81{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.86}}{{0.84}}$ $\frac{{0.30{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.34}}{{0.32}}$     186 –10.3
24 Sp 4   $\frac{{0.05{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.08}}{{0.07}}$ $\frac{{63.26{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 65.69}}{{64.96}}$ $\frac{{0.52{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 2.39}}{{1.04}}$   $\frac{{{\text{н}}{\text{.п}}{\text{.о}}{\text{.}}{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.30}}{{0.21}}$       $\frac{{32.32{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 32.53}}{{32.39}}$ 98.67     $\frac{{0.92{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 4.23}}{{1.84}}$ $\frac{{0.08{\kern 1pt} - {\kern 1pt} 0.12}}{{0.11}}$
25 Td 1 0.72 39.64 5.35 1.98 0.22 0.12 25.95 2.63 0.22 24.63 101.46 0.86 0.30     129 –13.2
26 Sp 1 0.08 65.39 0.70 н.п.о. 32.53 98.77 1.24 0.12

Примечание. Td – тетраэдрит-(Zn), Sp – сфалерит, n – количество анализов, н.п.о. – ниже предела обнаружения (<2σ). Содержание (мас. %): Se 0.09 (ан. 15), Te 0.07 (ан. 7). В числителе – диапазон составов, в знаменателе – среднее значение. Усредненные анализы (ан. 1–2, 9–10, 13–14, 17–18, 23–24), остальные – анализы на контактах сосуществующих зерен минералов.

Температуры кристаллизации неоднородного тетраэдрита-(Zn), сосуществующего со сфалеритом постоянного состава, рассчитаны по геотермометру, разработанному для блеклой руды с осцилляторной зональностью (Raabe, Sack, 1984). Применение этого геотермометра основано на “принципе локального равновесия” (Коржинский, 1973). Авторы этого геотермометра предполагают изотермальное отложение зональной блеклой руды и локальное равновесие относительно обмена Fe и Zn между водным раствором и каждой последовательной зоной роста блеклой руды, при которых сфалерит имеет постоянный состав, а отношение Fe/Zn в зоне роста обусловлено условиями осмотического равновесия обмена Fe и Zn.

Применение геотермометра (Raabe, Sack, 1984) к неоднородной блеклой руде предполагает постоянный состав сфалерита, сосуществующего с этой блеклой рудой. Поскольку содержание Fe в сфалерите в парагенезисе с тетраэдритом-(Zn) практически не варьирует (находится в диапазоне 1.5–2.5 мол. % FeS), следовательно, мы можем предположить, что достигалось осмотическое равновесие обмена Fe и Zn между тетраэдритом-(Zn) и сфалеритом.

Температура рассчитывалась по уравнению:

$T\left( {\text{K}} \right) = {\text{ }} - \left( {{{\left( {664 \pm 30} \right)} \mathord{\left/ {\vphantom {{\left( {664 \pm 30} \right)} m}} \right. \kern-0em} m}} \right),$
где Т(К) – температура Кельвина, m – наклон кривой, определенный из точек составов зональной блеклой руды, нанесенных на график As/(As + + Sb) против ln(Zn/Fe).

Температуры по неоднородному тетраэдриту-(Zn) были оценены для трех участков, представленных на фиг. 2г–е, и лежат в интервале 195–280°С (табл. 2). На фиг. 4б показаны вариации состава тетраэдрита-(Zn) и определен наклон прямой линии регрессии для каждого участка.

Таблица 2.  

Результаты рентгеноспектальных микроанализов неоднородного тетраэдрита-(Zn) месторождения Теремки

№ п/п Фиг. n Концентрация, мас. % Fe/(Zn + Fe) As/(As + Sb) ln(Zn/Fe) m Т, °С
Ag Cu Zn Fe Sn Sb As Bi S Сумма
1 2е 7 0.69 39.44 5.38 1.95 0.19 26.61 1.72 0.33 24.39 100.70 0.30 0.10 0.86 –1.20 280 ± 25
2 0.63 39.98 5.05 2.35 0.23 23.50 4.52 0.18 24.96 101.48 0.35 0.24 0.61
3 0.64 39.52 5.28 2.06 0.20 25.52 3.05 н.п.о. 24.34 100.61 0.31 0.16 0.78
4 0.55 39.47 5.21 2.05 0.20 25.80 2.25 0.45 24.18 100.25 0.32 0.12 0.78
5 0.77 40.14 5.08 2.39 0.07 22.66 5.34 0.28 25.11 101.84 0.36 0.28 0.60
6 0.63 39.26 4.96 2.29 0.13 25.70 2.41 0.42 24.42 100.29 0.35 0.13 0.62
7 0.68 39.70 5.04 2.33 0.20 23.01 4.56 0.35 24.79 100.87 0.35 0.24 0.61
8 2г 8 0.65 38.96 5.33 1.96 0.19 26.30 1.62 0.55 24.45 100.01 0.30 0.09 0.84 –1.31 234 ± 23
9 0.65 39.32 5.17 2.15 0.15 26.10 2.44 0.27 24.47 100.72 0.33 0.13 0.72
10 0.64 39.29 5.34 2.00 0.24 26.21 1.69 0.61 24.39 100.52 0.30 0.09 0.82
11 0.66 39.24 5.38 1.92 0.22 26.48 1.82 0.60 24.44 100.76 0.29 0.10 0.87
12 0.48 38.91 5.59 1.75 0.22 27.33 0.96 0.71 23.99 99.94 0.27 0.05 1.00
13 0.53 39.66 5.51 1.98 0.19 25.54 3.10 0.07 24.69 101.27 0.30 0.16 0.87
14 0.61 39.63 5.20 2.17 0.20 24.87 3.62 0.21 24.88 101.39 0.33 0.19 0.72
15 0.72 39.02 5.17 2.11 0.23 27.05 1.74 0.13 24.43 100.60 0.32 0.09 0.74
16 2д 5 0.68 39.91 4.95 2.48 0.17 24.50 3.89 0.23 24.92 101.73 0.37 0.21 0.53 –1.42 194 ± 21
17 0.66 39.62 5.09 2.28 0.13 26.69 2.03 0.22 24.57 101.29 0.34 0.11 0.65
18 0.72 39.47 5.08 2.22 0.18 26.31 1.90 0.81 24.28 100.97 0.34 0.11 0.67
19 0.71 39.65 4.87 2.41 0.19 24.96 3.00 0.50 24.84 101.13 0.37 0.16 0.55
20 0.78 39.64 4.92 2.55 0.23 24.03 3.99 0.39 25.02 101.55 0.38 0.21 0.50

Примечание. n – количество анализов, m – наклон кривой, определенный из точек составов зонального тетраэдрита-(Zn), нанесенных на график As/(As + Sb) против ln(Zn/Fe), н.п.о. – ниже предела обнаружения (<2σ). Содержание (мас. %): Se 0.08 (ан. 2), Hg 0.21 (ан. 7) и 0.11 (ан. 10), Te 0.09 (ан. 4) и 0.07 (ан. 6).

Фугитивность серы оценена с использованием данных о рассчитанных температурах кристаллизации сосуществующих сфалерита и тетраэдрита-(Zn) и содержаниях FeS в сфалерите, ассоциирующем с сульфидами железа, последнее из которых является функцией температуры, давления и активности серы (Barton, Toulmin, 1966; Scott, Barnes, 1971; Добровольская и др., 1991). Ее величина вычислялась по уравнению (Lusk, Calder, 2004):

$\begin{gathered} \lg f{{S}_{2}} = 11.01--9.49({{1000} \mathord{\left/ {\vphantom {{1000} {\text{K}}}} \right. \kern-0em} {\text{K}}}) + \\ + \,\,[0.187--0.252({{1000} \mathord{\left/ {\vphantom {{1000} {\text{K}}}} \right. \kern-0em} {\text{K}}})]{\text{ }}({\text{Fe}}{{{\text{S}}}^{{{\text{Sp}}}}}) + \\ + \,\,[0.35 - 0.2({{1000} \mathord{\left/ {\vphantom {{1000} {\text{K}}}} \right. \kern-0em} {\text{K}}})]{\text{ }}({\text{Cu}}{{{\text{S}}}^{{{\text{Sp}}}}}), \\ \end{gathered} $
где K – температура Кельвина; FeSSp и CuSSp – соответственно мольные доли FeS и CuS в сфалерите.

Рассчитанная по уравнению (Lusk, Calder, 2004) фугитивность серы при отложении сфалерит-тетраэдритовых парагенезисов попадает в область значений 10–13.0–10–8.1.

ОБСУЖДЕНИЕ

Сообщалось, что рудообразующий флюид Теремкинского месторождения близок по составу и физико-химическим параметрам к флюиду месторождения Дарасун (Прокофьев и др., 2004 и ссылки там), что также отражается в схожести составов минералов руд. Сходство обнаружено также и в составах блеклой руды и сфалерита на этих месторождениях. Железистость сфалерита на месторождении Теремки варьирует от 0.52 до 8.20 мас. %, что соответствует 0.9–13.8 мол. % FeS (Прокофьев и др., 2004 и данная работа), на Дарасуне – от 0.45 до 4.71 мас. % (0.8–8.2 мол. % FeS) (Любимцева и др., 20182 и ссылки там). Состав блеклой руды на месторождениях несколько отличается. На месторождении Дарасун установлен почти полный диапазон составов твердого раствора теннантит-тетраэдрита с непрерывным изоморфизмом между Sb и As и между Fe и Zn (Любимцева и др., 20181). На месторождении Теремки был обнаружен только тетраэдрит-(Zn). Однако в блеклых рудах обоих месторождений между соотношениями Sb/(Sb + As) и Fe/(Fe + Zn) проявляется отрицательная корреляция.

Составы сосуществующих тетраэдрита и сфалерита на этих месторождениях также похожи. Железистость сфалерита на месторождении Теремки 0.88–1.43 мас. % (1.5–2.5 мол. % FeS), на Дарасуне – 0.79–2.80 мас. % (1.4–4.9 мол. % FeS) (Любимцева и др., 20182). Тетраэдрит на месторождении Теремки попадает в область составов тетраэдрита месторождения Дарасун (фиг. 4а), но имеет более сурьмянистые составы, сосуществующие со сфалеритом. На месторождении Теремки соотношение Sb/(Sb + As) в тетраэдрите варьирует от 0.66 до 0.97, на Дарасуне – от 0.70 до 0.84 (Любимцева и др., 20182). Соотношения Fe/(Fe + Zn) в тетраэдрите схожи: на Теремках – 0.28–0.40, на Дарасуне – 0.20–0.48 (Любимцева и др., 20182).

Результаты данного исследования показывают, что формирование сфалерит-тетраэдритовых парагенезисов на золоторудном месторождении Теремки происходило при температуре от 130 до 280°С (фиг. 4в) и фугитивностях серы 10–13.0–10–8.1. Полученные данные хорошо согласуются с температурами гомогенизации (216–298°С) флюидных включений в кварце продуктивной стадии месторождения Теремки (Прокофьев и др., 2004; Prokofiev et al., 2010). Более низкие температуры, рассчитанные для сфалерит-тетраэдритовых агрегатов, можно объяснить более широкой областью кристаллизации ассоциации тетраэдрита со сфалеритом и карбонатом, но без кварца. Фугитивность серы, рассчитанная в представленной работе, сходна с фугитивностью (10–15–10–10), определенной по температурам гомогенизации включений в продуктивном кварце в ассоциации со сфалеритом (Прокофьев и др., 2004).

Температуры кристаллизации сфалерит-тетраэдритовых парагенезисов на месторождении Теремки (130 до 280°С) ниже, чем температуры образованиях этих парагенезисов на месторождении Дарасун (175–355°С) (Любимцева и др., 20182), и больше схожи с температурами формирования бурнонит-зелигманит-блеклорудных парагенезисов (100–250°С) месторождения Дарасун (Любимцева и др., 2019). Фугитивность серы при формировании сфалерит-тетраэдритовых парагенезисов на месторождении Теремки (10–13.0–10–8.1) в целом близка к фугитивности серы на месторождении Дарасун (10–11.0–10–5.1) (Любимцева и др., 20182), но отличается более низкими значениями.

ВЫВОДЫ

1. Выделена парагенетическая ассоциация тетраэдрита-(Zn) и сфалерита и установлены сосуществующие составы этой пары минералов на золоторудном месторождении Теремки. В тетраэдрите соотношение Sb/(Sb + As) варьирует от 0.66 до 0.97, Fe/(Fe + Zn) – от 0.28 до 0.40, между соотношениями Sb/(Sb + As) и Fe/(Fe + Zn) установлена отрицательная корреляция. Содержание железа в сфалерите изменяется от 0.88 до 1.43 мас. % (1.5–2.5 мол. % FeS).

2. Оценены условия образования сфалерит-тетраэдритовых парагенезисов на месторождении: формирование сосуществующих тетраэдрита-(Zn) и сфалерита происходило при температуре 130–280°С и фугитивности серы 10–13.2–10–8.1.

3. Проведено сравнение составов минералов (блеклой руды и сфалерита) и физико-химических параметров формирования (температуры и фугитивности серы) изученного объекта с месторождением Дарасун. Показано сходство составов блеклой руды и сфалерита на этих месторождениях и близость физико-химических параметров формирования продуктивных ассоциаций рудных жил.

Список литературы

  1. Добровольская М.Г., Бортников Н.С., Наумов В.Б. Железистость сфалерита как показатель режима серы при формировании рудных месторождений // Геология руд. месторождений. 1991. № 5. С. 80–93.

  2. Коржинский Д.С. Теоретические основы анализа парагенезисов минералов. М.: Наука, 1973.

  3. Любимцева Н.Г., Бортников Н.С., Борисовский С.Е., Прокофьев В.Ю., Викентьева О.В. Блеклая руда и сфалерит золоторудного месторождения Дарасун (Восточное Забайкалье, Россия). Часть 1: Минеральные ассоциации и срастания, химический состав и его эволюция // Геология руд. месторождений. 20181. Т. 60. № 2. С. 109–140.

  4. Любимцева Н.Г., Бортников Н.С., Борисовский С.Е., Прокофьев В.Ю., Викентьева О.В. Блеклая руда и сфалерит золоторудного месторождения Дарасун (Восточное Забайкалье, Россия). Часть 2: Распределение железа и цинка, флюидные включения, условия образования // Геология руд. месторождений. 20182. Т. 60. № 3. С. 251–273.

  5. Любимцева Н.Г., Бортников Н.С., Борисовский С.Е. Сосуществующие бурнонит-зелигманитовый и теннантит-тетраэдритовый твердые растворы на золоторудном месторождении Дарасун (Восточное Забайкалье, Россия): оценка температур минералообразования // Геология руд. месторождений. 2019. Т. 61. № 3. С. 85–104.

  6. Прокофьев В.Ю., Зорина Л.Д., Бакшеев И.А., Плотинская О.Ю., Кудрявцева О.Е., Ишков Ю.М. Состав минералов и условия формирования руд Теремкинского месторождения золота (Восточное Забайкалье, Россия) // Геология руд. месторождений. 2004. Т. 46. № 5. С. 385–406.

  7. Сэк Р.О. Термохимия блеклых руд: несмесимость внутри куба составов (Cu,Ag)10(Fe,Zn)2(Sb,As)4S13 // Петрология. 2017. Т. 25. № 5. С. 504–522.

  8. Тимофеевский Д.А. Геология и минералогия Дарасунского золоторудного региона. М.: Недра, 1972.

  9. Barton P.B., Toulmin P. Phase relations involving sphalerite in the Fe–Zn–S system // Econ. Geol. 1966. V. 61. № 5. P. 815–849.

  10. Lusk J., Calder B.O.E. The composition of sphalerite and associated sulfides in reactions of the Cu–Fe–Zn–S, Fe–Zn–S and Cu–Fe–S systems at 1 bar and temperatures between 250 and 535°C // Chem. Geol. 2004. V. 203. № 3. P. 319–345.

  11. Prokofiev V.Y., Garofalo P.S., Bortnikov N.S., Kovalenker V.A., Zorina L.D., Grichuk D.V., Selektor S.L. Fluid inclusion constraints on the genesis of gold in the Darasun district (Eastern Transbaikalia), Russia // Econ. Geol. 2010. V. 105. № 2. P. 395–416.

  12. Raabe K.C., Sack R.O. Growth zoning in tetrahedrite-tennantite from the Hock Hocking mine, Alma, Colorado // Can. Mineral. 1984. V. 22. P. 577–584.

  13. Sack R.O., Loucks R.R. Thermodynamic properties of tetrahedrite-tennantite: constraints on the interdependence of the Ag ↔ Cu, Fe ↔ Zn, Cu ↔ Fe, and As ↔ Sb exchange reactions // Am. Mineral. 1985. V. 70. № 11–12. P. 1270–1289.

  14. Scott S.D., Barnes H.L. Sphalerite geothermometry and geobarometry // Econ. Geol. 1971. V. 66. P. 653–669.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Геология рудных месторождений

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал