Топольнинский интрузивный очаговый ареал объединяет группу небольших по размерам массивов в бассейнах рек Ануй и Щепета: Топольнинский и Караминский гранодиоритовые массивы, которые находятся на правобережье р. Ануй. С гранитоидами этого ареала пространственно и парагенетически связаны месторождения и проявления золото-медно-скарнового, жильного золото-сульфидно-кварцевого, скарново-полиметаллического и золото-черносланцевого геолого-промышленных типов [1, 2].
Цель настоящего исследования - на основе новых аналитических данных высветить возраст, петрологию и геохимию рудогенерирующих магматитов Топольнинского ареала.
Изотопное датирование проведено для собственно Топольнинского (петротипического) и Караминского массивов в Лаборатории ВСГЕИ (г. Санкт-Петербург) локальным U-Pb методом датирования по цирконам. По Топольнинскому массиву 5 штуфных проб, равномерно отобранные по вcему массиву, представлены гранодиоритами. Выделенные из них цирконы были объединены в пробу с номером 15482, по Караминскому массиву использовалось 3 пробы гранодиоритов, объединенные в пробу с номером 15366.
Цирконы обеих проб совершенно идентичные: прозрачные слегка желтоватого цвета. Кристаллы идиоморфные, габитус призматический, тип гиацинтовый и цирконовый с отчетливой тонкой зональностью. Удлинение от 2 до 3-4. По содержаниям U = 164-557 г/т, Th = 47-289 г/т они также совершенно идентичны, отношения Th/U в обеих пробах почти совпадают 0,28-0,58. Полученные конкордантные возраста для Топольнинского массива по 10 точкам 397,4 ± 4,4 млн лет, Караминского массива: 399,3 ± 4,6 млн лет соответствуют границе нижнего и среднего девона и могут быть приняты в качестве возраста становления Топольнинского комплекса.
В составе комплекса выделяется 5 фаз внедрения: 1 - габбро, 2 - диориты, 3 - гранодиориты, 4 - граниты, 5 - лейкограниты. Плутоническая ассоциация пород сопровождается дайковой фацией, где отмечены долериты, диориты, гранодиорит-порфиры, сиениты, гранит-порфиры, редко - аплиты.
Химический состав породных типов обоих массивов приведен в табл. 1 и 2. Следует отметить, что все породные типы характеризуются низкими концентрациями титана, умеренными суммарными содержаниями щелочей (сумма Na2 O и K2O не превышает 8 %. Следует указать на особенность соотношений натрия и калия в породах. В ряду от габбро до гранодиоритов в плутонических породах наблюдается превышение натрия над калием.
А в более дифференцированных разностях гранитов и лейкогранитов это соотношение обратное: калий превышает натрий (см. табл. 1 и 2).
Таблица 1. Средние составы породных типов Караминского массива и даек (масс. %)
|
Породные типы |
SiO2 |
TiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
FeO |
MgO |
CaO |
Na2O |
K2O |
P2O5 |
Сумма |
|
Габбро 1 ф (n = 2) |
51,83 |
1,10 |
17,10 |
4,03 |
6,20 |
4,92 |
8,40 |
3,30 |
0,75 |
0,18 |
99,72 |
|
Диориты 2 ф (n = 2) |
55,13 |
0,84 |
15,78 |
3,60 |
4,98 |
6,18 |
8,81 |
1,90 |
0,85 |
0,03 |
99,71 |
|
Гранодиориты 3 ф (n = 12) |
65,84 |
0,51 |
15,20 |
1,03 |
2,96 |
1,71 |
4,85 |
3,65 |
2,77 |
0,18 |
99,52 |
|
Граниты 4 ф (n = 2) |
71,71 |
0,43 |
14,51 |
1,05 |
1,61 |
0,51 |
1,71 |
3,33 |
4,55 |
0,10 |
99,59 |
|
Лейкограниты 5 ф (n = 13) |
73,08 |
0,11 |
14,54 |
0,58 |
0,98 |
0,23 |
0,49 |
3,97 |
4,20 |
0,06 |
99,78 |
|
Дайки диоритов (n = 5) |
60,53 |
0,60 |
15,86 |
2,91 |
4,00 |
3,24 |
6,66 |
2,25 |
2,01 |
0,03 |
99,77 |
|
Дайки сиенитов (n = 1) |
58,57 |
0,83 |
18,42 |
1,37 |
1,99 |
1,82 |
4,92 |
1,57 |
8,54 |
0,18 |
99,97 |
|
Дайки гранит-порфиров (n = 5) |
72,71 |
0,19 |
12,75 |
0,99 |
1,21 |
0,41 |
1,98 |
3,22 |
4,75 |
0,04 |
99,67 |
Примечание. Анализы выполнены в лаборатории Сибирского испытательного центра (г. Новокузнецк). 1-5 ф - фазы становления массива; n - количество проб.
Таблица 2. Средние составы породных типов Топольнинского массива и даек (масс. %)
|
Породные типы |
SiO2 |
TiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
FeO |
MgO |
CaO |
Na2O |
K2O |
P2O5 |
Сумма |
|
Дайки диоритов 2 ф (n = 4) |
55,03 |
0,85 |
15,87 |
3,58 |
4,97 |
6,08 |
8,74 |
1,90 |
0,81 |
0,11 |
99,79 |
|
Дайки гранитов 4 ф (n = 12) |
71,71 |
0,43 |
14,51 |
1,05 |
1,6 1 |
0,51 |
1,71 |
3,33 |
4,55 |
0,10 |
99,59 |
|
Плутоническая ассоциация |
|||||||||||
|
Лейкограниты 5 ф (n = 3) |
73,28 |
0,13 |
14,51 |
0,57 |
0,99 |
0,29 |
0,59 |
3,96 |
4,23 |
0,07 |
99,88 |
|
Гранодиориты (n = 5) |
64,70 |
0,59 |
15,50 |
0,95 |
3,90 |
1,62 |
4,90 |
3,50 |
2,70 |
0,11 |
99,87 |
|
Граниты (n = 15) |
71,17 |
0,31 |
13,75 |
1,53 |
2,02 |
0,85 |
2,18 |
3,04 |
2,77 |
0,07 |
99,97 |
Примечание. Анализы выполнены в лаборатории Сибирского испытательного центра (г. Новокузнецк).
Весьма проблематичны дайки сиенитов в составе караминского ареала. Они относятся к шошонитовой серии и возможно их следует относить к другому интрузивному комплексу.
На диаграмме ТАС породы обоих массивов располагаются, преимущественно, в поле известково-щелочной серии (рис. 1), за исключением даек сиенитов, попадающих в область щелочной серии пород и лейкогранитов, локализующихся на линии, разделяющей известково-щелочное и умеренно-щелочное поля диаграммы.
Биотиты караминских и топольнинских гранитоидов попадают в поле гранитов I-типа сильно контаминированного и редуцированного (рис. 2). Для сравнения на диаграмме показаны и другие золотогенерирующие гранитоиды Алтайского региона.
Сильная редуцированность этих гранитоидов связана с контаминацией вмещающих их углеродсодержащих чёрных сланцев барагашской свиты нижнего девона. В биотитах гранитоидов в повышенных концентрациях присутствуют Cu, Pb, Zn, Mo, As, Bi, Ag, Au [3]. Содержания элементов-при- месей в биотитах гранитоидов магмо-рудно-метасоматических систем (МРМС) обоих массивов приведены в табл. 3. Повышенные содержания отмеченных элементов-примесей в биотитах интрателлурической фазы отражаются и на составе продуктивных ассоциаций профилирующего оруденения. Так, в Караминском рудном поле проявлено и скарново-полиметаллическое и золото-медно-скарновое оруденение. На металлогеническую специализацию гранитоидов указывают также повышенные концентрации золота, меди, висмута, серебра в магматогенных пиритах гранитоидов. Особенно много магматогенного пирита в контактовых частях Караминского массива в районе золото-черносланцевого месторождения Лог № 26.
Рис. 1. Петрохимическая диаграмма диагностики горных пород в координатах SiO2 - (Na2O + K2O) для породных типов Топольнинского и Караминского массивов и дайковой серии. Караминский массив, плутоническая ассоциация: 1 - габбро; 2 - диориты; 3 - гранодиориты; 4 - лейкограниты; дайковая ассоциация; 5 - диориты; 6 - гранодиориты; 7 - сиениты; Топольнинский массив, дайковая ассоциация; 8 - диориты; 9 - граниты; плутоническая ассоциация; 10 - гранодиориты; 11 - граниты
Рис. 2. Диаграмма Log (XMg/XFe) - log (XF/XOH) в биотитах золотогенерирующих гранитоидов Горного Алтая и Горной Шории. Петрогенетические типы гранитоидов по [4]: I-WC - I тип слабо контаминированный; I-MC - I тип умеренно контаминированный; I-SC - I тип сильно контаминированный; I-SCR - I тип сильно контаминированный и редуцированный. Гранитоиды МРМС региона: 1 - Синюхинской; 2 - Чойской; 3 - Лысухинской; 4 - Караминской; 5 - Топольнинской; 6 - Ульменской; 7 - Бащелакской; 8 - Майской; 9 - Югалинской; 10 - Ашпанакской
Таблица 3. Средние содержания (в г/т) элементов-примесей в биотитах золотогенерирующих гранитоидов Топольнинского и Караминского массивов
|
Элементы |
Топольнинская МРМС |
Караминская МРМС |
|||||
|
Плутоническая ассоциация |
Дайковая ассоциация |
Плутоническая ассоциация |
Дайковая ассоциация |
||||
|
Гранодиоpиты (n = 5) |
Лейкограниты (n = 3) |
Гранитпорфиры (n = 6) |
Граниты (n = 4) |
Лейкограниты (n = 2) |
Гранодиориты (n = 4) |
Гранитпорфиры (n = 3) |
|
|
Ni |
5,1 |
3,3 |
2,3 |
2,5 |
1,9 |
1,7 |
1,9 |
|
Co |
5,3 |
6,5 |
0,55 |
3,9 |
2,1 |
2,6 |
2,5 |
|
Cu |
51,0 |
32,2 |
56,6 |
21,4 |
66,8 |
30,6 |
40,5 |
|
Pb |
20,5 |
15,8 |
52,8 |
33,2 |
23,1 |
14,5 |
13,9 |
|
Zn |
300,0 |
502,3 |
506,3 |
154,3 |
209,7 |
102,3 |
111,5 |
|
Ag |
151,0 |
196,7 |
201,7 |
83,1 |
103,4 |
81,1 |
82,6 |
|
Bi |
81,0 |
98,8 |
153,6 |
61,9 |
101,5 |
52,5 |
61,5 |
|
Sn |
2,2 |
1,7 |
1,8 |
0,03 |
0,2 |
0,67 |
0,55 |
|
V |
1,0 |
0,8 |
0,88 |
0,65 |
0,4 |
0,78 |
0,98 |
|
Cr |
3,1 |
0,87 |
1,8 |
1,9 |
1,5 |
20,8 |
15,6 |
|
As |
23,2 |
10,7 |
11,8 |
22,5 |
33,2 |
12,6 |
22,8 |
|
Mo |
8,2 |
20,3 |
24,7 |
11,8 |
15,7 |
12,8 |
11,3 |
|
Y |
2,5 |
3,3 |
3,4 |
3,4 |
3,2 |
2,2 |
2,6 |
|
Yb |
0,8 |
1,2 |
2,1 |
1,7 |
1,8 |
0,98 |
0,9 |
|
Be |
0,2 |
2,2 |
1,5 |
0,35 |
0,67 |
0,77 |
0,67 |
|
Zr |
25,3 |
55,3 |
22,4 |
16,7 |
14,5 |
18,9 |
20,5 |
|
Au |
0,01 |
0,02 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,02 |
0,04 |
|
Ga |
0,5 |
1,3 |
1,4 |
0,55 |
0,33 |
0,56 |
0,33 |
|
Ge |
0,2 |
0,52 |
0,35 |
0,13 |
0,13 |
0,76 |
0,45 |
Примечание. Анализы выполнены в Западно-Сибирском аналитическом центре (г. Новокузнецк): n - количество проб.
На спайд-диаграммах гранитоиды обоих массивов нормируются в I-тип Sr-недеплетированных и Y-недеплетированных гранитоидов [3], что связано с формированием их за счёт плавления плагиоклазсодержащего источника [5]. На мантийный источник расплавов и контаминацию корового материала указывают также и значения отношений 87Sr/86Sr, которые составляют: для гранодиоритов Топольнинского массива 0,70556, а для Караминских лейкогранитов - 0,70618 [3]. По соотношениям Fe3+ - Fe2+ - Mg по биотитам Топольниской МРМС устанавливается более окисленное состояние расплава, а его кристаллизация осуществлялась ближе к гематит-магнетитовому буферу. Это находит подтверждение и в наличии более окисленных форм акцессорных минералов - магнетита и сфена. Биотиты Караминской МРМС тяготеют к никель-бунзенитовому буферу, указывая на более восстановленный режим расплава, чем для Топольнинских гранитоидов. В составе акцессориев Караминских гранитоидов присутствует более восстановленная фаза - ильменит. Особенности флюидного режима гранитоидов обоих массивов приведены в табл. 4.
Таблица 4. Некоторые параметры флюидного режима золотогенерирующих гранитоидов Топольнинского и Караминского массивов (давление и фугитивность даны в барах)
|
|
Топольнинская МРМС |
Караминская МРМС |
|
|
Граниты |
Граниты |
Дайка гранит-порфиров |
|
|
TºC |
560 |
630 |
650 |
|
lgfO2 |
-12,5 |
-11,5 |
-9,5 |
|
fH2O |
770 |
501 |
650 |
|
fHCl |
750 |
870 |
940 |
|
lg fHF |
-3,1 |
-1,2 |
0,5 |
|
pH2O |
930 |
613 |
1100 |
|
lgfО2|fH2O |
-15,2 |
-14,8 |
-12,5 |
|
pCO2 |
1170 |
100 |
1250 |
|
Kвос |
0,155 |
0,5 |
0,55 |
|
МHF |
0,0045 |
0,056 |
0,12 |
Примечания: T, °C - температура кристаллизации; lg fO2, lgfHF - логарифм фугитивности кислорода и плавиковой кислоты; fHCl, fH2O - фугитивности соляной кислоты и воды; pH2O, pCO2 - парциальное давление воды и углекислоты; Квост - коэффициент восстановленности флюидов; MHF - концентрации плавиковой кислоты во флюидах в моль/дм3.
Анализ табл. 4 показывает, что гранитоиды Топольнинского массива характеризуются более высокими значениями окисленности расплава и фугитивностями воды при самых низких значениях температуры кристаллизации. Самыми оптимальными для золотогенерации обладали дайки гранит-порфиров Караминской МРМС: они имеют самый высокий коэффициент восстановленности флюидов (0,55), фугитивность соляной кислоты, парциальное давление воды. Известно, что золото в наибольшей степени переносится хлоридными комплексами. Кроме того, в дайках гранит-порфиров Караминской МРМС наблюдается очень высокое значение концентрации плавиковой кислоты, что, вероятно, связано с тем, что отделение поздних даек гранитного состава происходило при подтоке более восстановленных мантийных ингредиентов, обогащённых фтором.
Таким образом гранитоиды Топольнинского интрузивного ареала обнаруживают геохимические параметры, указывающие на пространственную и парагенетическую связь различных типов оруденения золота (золото-медно-скарновое, жильное золото-сульфидно-кварцевое, золото-черносланцевое) с глубинным очагом, формировавшим плутонические и дайковые серии пород Топольнинского ареала. Соотношения изотопов стронция (87Sr/86Sr) свидетельствуют о мантийной природе расплавов, формировавшихся с участием контаминации корового материала. Дайковые образования ареала характеризуются повышенной восстановленностью флюидов и более высокими концентрациями плавиковой и соляной кислот, указывающих на подток более глубинных восстановленных мантийных флюидов в магматический очаг, что способствовало формированию золотого оруденения на заключительных этапах эволюции магматического очага.
Список литературы
1. Гусев А.И. // Современные наукоёмкие технологии, 2010. - № 10. - С. 28-32.
2. Гусев А.И. Минерагения и полезные ископаемые Алтайского края. - Бийск: Изд-во ГОУВПО АГАО, 2011. - 365 с.
3. Гусев Н.И., Гусев А.И. // Руды и металлы, 1998. - № 2. - С. 67-78.
4. Ague I.I., Brimhall G.H. // Bull. Geol. Sci. Amer. - 1988. - Vol. 100, №6. - P. 891-911.
5. Wyborn L.A.I., Wyborn D., Warren R.G., Drummond B.J. // Trans. Royal. Edinburgh: Earth Sciences. - 1992. - Vol. 83, № 1. - Р. 201-209.