Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

PETROLOGY-GEOCHEMICAL CRITERIES AND FLUID REGIME OF GIANT MAGMO-ORE-METASOMATIC GOLD SYSTEMS

Gusev A.I. Gusev N.I.
Petrology-geochemical criteries of forming giant magmo-ore-metasomatic gold systems quoted and fluid regime discern. On the important role astenospheric-litospheric nonstable accept at that result deep magmo-fluid-dinamic systems arise. They go up then disintegrate on strong fluidization intrusive systems and then generate giant gold deposits. Two types deposits detached: gold black shists with platinum metals and tungstan, that paragenetic link with strong contamination and redused granites and lode gold-sulfide-quartz deposits with tungstan link with ctrong reduce granites that they time to green stone belts of type Abitibi. New data on isotopes strontium and neodimium quoted. Keywords: astenospheric-litospheric nonstable, magmo-fluid-dinamic systems, fluid regime, gold, tungstan, platinum metals, isotopes Sr and Nd

Критерии глубинности формирования и их флюидный режим играют важнейшую роль в генерации различных месторождений, в том числе и золоторудных. По этим фундаментальным проблемам проводятся дискуссии, отражающие нерешённость указанных проблем в окончательном виде. Цель исследования - выявить петролого-геохимические критерии и оценить параметры флюидного режима гигантских золоторудных магмо-рудно-метасоматических систем с ипользованием новых данных.

Факторы глубинности магмо-рудно-метасоматических систем целиком определяются импактным выбросом в литосферу мощнейших ингредиентов магмо-флюидодинамических систем, генерированных глубокими сферами Земли (астеносферой, глубокими горизонтами верхней мантии). Такой сценарий влияния литосферного контроля формирования крупных провинций, вмещающих гигантские месторождения золота (Хоумстейк, Мурунтау, Ашанти, Тэлфер, Голден Майд, Сухой Лог и другие) обрисован в работах [9, 12]. При этом все месторождения золота они отнесли к орогенному типу. Вероятно не все объекты следует рассматривать орогенными, так как многие из них формировались в период активного функционирования плюмов, порождавших рудогенерирующие магматиты, несущие изотопные метки и геохимические признаки верней мантии, а гранитоиды - нередко с анорогенными характеристиками. Как считают многие из указанных авторов основными критериями формирования таких провинций (типа зеленокаменного пояса Абитиби, провинции Восточного Голдфилда и других) являются:

1 - нестабильность астеносферы, которая порождает мощную инъекцию тепла и флюидного потока, которые и создают энергетический источник, создающий гигантские месторождения золота. По данным Ф.Л. Летникова, астеносферный слой имеет в основном флюидную природу, отступление его верхней границы обусловлено дегазацией Земли и «осушением» мантийного субстрата за счет выноса флюидных и ряда петрогенных компонентов в верхние горизонты литосферы [6]. Это одна сторона функционирования астеносферы. Другая, не менее важная, рудообразующая сторона, целиком определяющаяся мощностью флюидных потоков, их составом и агрессивностью в отношении экстракции рудообразующих элементов. Cледует учитывать и аномальные давления, возникающие в этих глубинных флюидах при проникновении в астеносферу разломов. Считается, что в океанической литосфере на границе с астеносферой (40-50 км) давление составляло Р = 13,2...20 кбар. Для зрелой архейской литосферы в случае формирования зеленокаменного пояса Абитиби на глубинах ~ 180-200 км оно могло достигать
59-66 кбар [6].

На наш взгляд, можно согласиться с основными положениями предлагаемого сценария канадских геологов [9, 11, 12], за исключением обстановки плюмтектоники, играющей в некоторых регионах решающую роль в возбуждении астеносферно-литосферной нестабильности и генерации крупных магмо-флюидодинамических систем [7], эволюция которых в процессе подъёма в верхние зоны литосферы приводит к распаду сложных магмо-флюидодинамических систем с образованием рудогенерирующих магматитов (разнообразных по составу и не обязательно только гранитоидов), подъёму термального фронта, мощного потока флюидов и в благоприятных условиях - формированию гигантских месторождений золота [3]. Доминирующая часть геологических и геохимических данных больше свидетельствует об океанически-спрединговых обстановках формирования Южного Абитиби (с общими запасами гигантских месторождений золота более 11,8 тыс. т) с участием плюмовой составляющей [10]. Важная роль плюмтектоники отводится нами и в формировании рудогенерирующего магматизма и золотого оруденения супергигантского месторождения Мурунтау (Узбекистан с запасами золота более 5,2 тыс. т) [5]. На влияние астеносферы на формирование месторождения Мурунтау указывают многочисленные дайки лампрофиров, являющиеся прямыми показателями астеносферного происхождения.

pic

Рис. 1. Возможные сценарии астеносферно-литосферной нестабильности, выступающей в роли триггера генерации магмо-флюидодинамических систем, внезапного экстенсивного корового плавления, создающих гигантские месторождения золота по [9, 12] c добавлениями автора:
1 - стабилизированный кратон; 2 - океаническая кора; 3 - литосферная мантия;
4 - импакт плюма; 5 - магмо-флюидодинамические системы; 6 - золотогенерирующие магматиты; 7 - астеносфера; 8 - месторождения золота

2 - перед становлением гигантского месторождения золота должен быть небольшой период становления океанической коры (50-70 млн т) с примитивными значениями εNd, низкими отношенями 87Sr/86Sr и содержащими значительные рассеянные концентрации золота и серы. Как правило, золото и сера находятся в рассеянных количествах пирита и других сульфидов океанических осадков [9].

По нашим данным, источником значительной части золота и других металлов, помимо осадков океанической коры, является мантийный.

Интрузивный магматизм в рудных полях гигантских месторождений часто весьма разнообразен: от долеритов до лейкогранитов с обязательным присутствием лампрофировых даек. При этом часты штоки и крупные гранитоидные массивы. Проверка некоторых рудогенерирующих гранитоидов изучаемых объектов показала, что для таких гигантских месторождений, как Мурунтау, Сухой Лог, Олимпиада и ряда месторождений мирового класса (Бакырчик и другие), для гранитоидов характерны слабая контаминация коровым материалом и высокая восстановительная или редуцированная обстановка, выявляемые по составу биотитов рудогенерирующих гранитоидов, минералого-геохимическим параметрам и другим признакам [2].

В последние годы некоторые исследователи и по другим минералого-геохимическим параметрам выделяют специальный класс редуцированных гранитоидов, с которыми связаны гигантские и крупные месторождения золота [12, 13]. Ранее С. Ишихара такие гранитоиды относил к ильменитовой серии [15] глубинных магм.

Нами на основании собственных анализов биотитов рудогенерирующих гранитоидов и собранных в опубликованной литературе построена диаграмма, основанная на составе биотитов гранитоидов, на которой выделены поля мелких (I), средних и крупных месторождений (II) и гигантских месторождений золота (III) (рис. 2). Гигантские месторождения образуют 2 разобщённых кластера: 1 - золото-черносланцевые месторождения с повышенными вольфрамом и платиноидами, парагенетически связанные с сильно контаминированными и редуцированными гранитоидами; 2 - жильные золото-сульфидно-кварцевые месторождения, парагенетически связанные с гранитоидами с сильной редукцией (восстановленностью) среды (рис. 2). Первые локализуются среди теригенно-черносланцевых разрезов, а вторые - среди зеленокаменных пород и гранитов.

pic

Рис. 2. Диаграмма log (XMg/xFe) - log (XF/XOH) в биотитах золотогенерирующих гранитоидов. Петрогенетические типы гранитоидов по [8]: I-WC - слабо контаминированные,
I-MC - умеренно-контаминированные, I-SC - сильно контаминированные, I-SCR - сильно контаминированные и редуцированные. Поля золоторудных систем: I - мелких месторождений; II - cредних и крупных месторождений, III - гигантских месторождений.
Золото-черносланцевые месторождения с повышенными вольфрамом и платиноидами,
связнные с сильно-контаминированными и редуцированными гранитоидами: М - Мурунтау,
Х - Хоумстейк, А - Ашанти, СЛ - Сухой Лог, О - Олимпиада; золото-кварневые месторождения с повшенным вольфрамом, связанные с сильно редуцированными гранитоидами:
ГМ - Голден Майл, КЛ - Кирклэнд Лэйк, К - Колар, П - Поркьюпан, Б - Берёзоское

Проведено исследование изотопов неодима и стронция из гранитоидов и шеелита месторождения Мурунтау (табл. 1).

Анализ табл. 1 показывает, что значения изотопов неодима eNd и соотношения изотопов 87Sr/86Sr в гранитоидах значительно выше, а в шеелитах - намного ниже, хотя по времени формирования вольфрамат кальция кристаллизовался позднее гранитов. Эта картина распределения изотопов в гранитах и шеелитах объясняется нами неоднократным подтоком более поздних флюидов, имевших иные соотношения изотопов. Вероятно, это связано с общей нестабильностью астеносферы, её флюидного режима, связанных с влиянием плюма и подтока более глубинных трансмагматических восстановленных флюидов.

Таблица 1

Изотопы стронция и неодима в гранитоидах и шеелитах месторождения Мурунтау

Граниты Сардаринского массива

Шеелиты рудных прожилков

Значения изотопов неодима

eNd

87Sr/86Sr

Значения изотопов неодима

eNd

87Sr/86Sr

1,9

0,70521

1,7

0,7014

2,3

0,70532

1,6

0,7012

2,4

0,70443

1,7

0,7011

Параметры флюидного режима для рудогенерирующих гранитоидов типичных представителей золото-черносланцевого оруденения и жильно-золото-сульфидно-кварцевого, приуроченного к зеленокаменному поясу приведены в табл. 2.

Для обоих типов МРМС реставрируются очень высокие значения общего давления при их кристаллизации, а также флюидов, что свойственно абиссальной фации глубинности становления рудогенерирующих гранитоидов. Храктерны более высокие значения восстановленности флюидов и концентрации MHF в постгранитных дайках, указывающие на подток более глубинных трансмагматических флюидов при их формировании.

Таблица 2

Некоторые параметры флюидного режима гигантских золоторудных МРМС

Параметры
флюидного режима

1

2

3

4

5

Т °С

910

920

900

890

900

fO2

-13,3

-14,8

-12,4

-13,6

-14,3

fH2O

2355

2456

3225

3116

3872

pH2O

2450

2345

2820

2610

3550

pCO2

2560

3100

2950

2390

3728

lgfHF/lgfHCl

-2,1

-1,7

-2,25

-2,14

-1,55

К вос

0,65

0,67

0,71

0,77

0,85

MHF

0,012

0,076

0,023

0,084

0,112

Примечание. T °C - температура кристаллизации; lg fO2 - логарифм фугитивности кислорода; fHF, fH2O - фугитивности плавиковой кислоты и воды; pH2O, pCO2 - парциальное давление воды и углекислоты; Квосст - коэффициент восстановленности флюидов; MHF - концентрации плавиковой кислоты во флюидах в моль/дм3 по [1]; МРМС Киркленд Лейк 1 - Интрузия, дайка гарнит-порфира; МРМС Мурунтау: 3 - гранодиориты Сардаринского массива, 4 - дайка сиенитов, 5 - дайка гранодиорит-порфиров.

Давление в очаге системы при формировании лейкогранитов и даек оценено в пределах 6...9 МПа (по соотношениям AlVI к AlIV в биотитах), указывающее на абиссальную фацию магматитов [4].

Таким образом, для формирования гигантских магмо-рудно-метасоматических золоторудных систем важное значение имели не только показатели восстановленности среды, но и степень контаминации корового материала. В случае плюмовой природы в системах наблюдаются резкие колебания изотопов стронция и неодима, вызванные неоднократным подтоком более глубинных и восстановленных флюидов. По этой же причине в поздних дайках наблюдаются более высокие значения восстановленности флюидов и высокие концентрации плавиковой кислоты. В целом для МРМС характерны высокие общие давления, свойственные абиссальной фации глубинности при их генерации.

Выделены два типа гигантских золоторудных МРМС, различающиеся в магмогенерирующей части степенью контаминации корового материала, а в рудной части по составу: 1 - золото-черносланцевые МРМС с платиноидами и вольфрамом с сильной контаминацией черносланцевого субстрата; 2 - жильные золоторудные МРМС, приуроченные в основном к зеленосланцевым поясам (типа Абитиби) и рудовмещающим сильно восстановленным гранитоидам, имеющим золото-вольфрамовый состав в рудной части.

Список литературы

  1. Аксюк А.М. // Петрология. - 2002. - T.10, №6. - C. 630-644.
  2. Гусев А.И. Металлогения золота Горного Алтая и южной части Горной Шории. - Томск: Изд-во STT, 2003. - 308 с.
  3. Гусев А.И., Гусев Н.И. // Региональная геология и металлогения. - Санкт-Петербург, 2005. - №23. - С. 119-129.
  4. Гусев А.И. Связь поверхностных структур Земной коры с глубинными: XIV Международная конференция. - Петрозаводск, 2008. - С. 159-161.
  5. Гусев А.И., Коробейников А.Ф. // Известия Томского политехнического университета. - 2009. - Т. 315, № 1. - С. 11-18.
  6. Летников Ф.Л. // Вестник ОГГГГН РАН. - 1999. - № 4(10). - С. 5-20.
  7. Cоколов Б.А., Старостин В.И. // Смирновский сборник. - 1997. - С. 100-130.
  8. Ague I.I., Brimhall G.H. // Bull. Geol. Sci. Amer. - 1988. - Vol. 100, №6. - P. 891-911.
  9. Bierlein F.P., Groves D.I., Goldfarb R.J., Dube B. // Miner. Deposita. - 2006. - V. 40, №7. - P. 874-886.
  10. Condie K.C. //Tectonophysics. - 2000. - Vol. 322, № 2. - Р. 153-162.
  11. Gardoll S. // Ore Geol. Rev. . - 2001. - Vol. 18, № 1. - Р. 1-75.
  12. Goldfarb R.J., Groves D.I., Gardoll S. // Ore Geol. Rev. - 2001. - Vol 18, № 1. - P. 1-75.
  13. Hart C.J.R., Mair J.L., Goldfarb R.J., Groves D.I. // Transaction of the Roayl Society of Edinburgh: Earth Science. - 2005. - Vol. 95, № 3. - Р. 339-356.
  14. Hart C.J.R. Reduced Intrusion-Related Gold Systems. - Yukon, Canada, 2009. - 77 p.
  15. Ishihara S. // Econom. Geology 75 th Anniversary Volume. - 1981. - P. 458--484.