Многие летучие компоненты играют важнейшую роль в становлении магм различной кислотности. Такие летучие компоненты, как F, Cl, P, B, H2O оказывают значительное влияние на эволюции гранитных магм, гранитных пегматитов, температур солидуса и ликвидуса расплавов, вязкости силикатных расплавов, кристаллизационной последовательности образования минералов, а также на поведение рассеянных, рудных и редких элементов и их разделении между флюидом и расплавом. Актуальность проведенных исследований не вызывает сомнений, так как летучие компоненты магм различных регионов Мира обеспечивают формирование многих типов эндогенного оруденения [ 1, 2, 3, 4, 5]. Цель исследования – обобщить авторские и опубликованные данные о роли летучих компонентов в генерации магм и связанного оруденения.
Результаты исследований
Значительная роль летучих компонентов и флюидного режима отмечена для порфирового оруденения разного состава: медно-порфирового, молибден-порфирового, медно-молибден-порфирового, медно-золото-порфирового [6]. Параметры некоторых летучих компонентов и термодинамические условия флюидов для профировых магмо-рудно-метасоматических систем (МРМС) приведены в табл. 1.
Порфировые системы характеризуются сложной эволюцией изменения параметров температур и давлений, кислотности и щёлочности среды, окисленности и восстановленности, флюидного режима, оказывающих влияние на их продуктивность. Увеличение парциальных давлений и летучестей углекислоты, повышение восстановленности флюидов заключительных фаз функционирования порфировых систем, резкое увеличение концентраций HF во флюидах можно связывать с открытостью систем по фтору, углекислоте и другим летучим компонентам, которые привносились в глубинные магматические очаги трансмагматическими растворами из мантии с участием плюмтектоники. Следовательно, для формирования крупных порфировых магмо-рудно-метасоматических систем (МРМС) необходимо несколько условий: 1 – резкая нестабильность литосферы и астеносферы; 2 – мощный импульс магмо-флюидодинамических систем астеносферы и боле глубоких сфер с участием плюмтектоники.
Более крупным по запасам системам свойственны открытые условия по фтору, углекислоте, воде, на заключительных стадиях развития которых осуществлялся привнос летучих компонентов трансмагматическими флюидами всех основных ингредиентов и заимствование вадозной воды при контаминации родоначальной мантийной магмой корового материала. Золото-обогащённым порфировым системам свойственны повышенные содержания и фугитивности соляной кислоты относительно других флюидных компонентов, таких как плавиковая кислота, борные соединения и другие.
Таблица 1
Параметры флюидного режима некоторых порфировых систем (фугитивности и парциальные давления даны в килобарах)
|
МРМС, местоположение |
T |
f O2 |
f HF |
f H2O |
р H2O |
р CO2 |
MHF |
Kвос |
у |
|
Анорогенные |
|||||||||
|
Сора, Кузнецкий Алатау |
700 |
–7,1 |
–0,2 |
1,3 |
1,5 |
1,5 |
0,0153 |
0,11 |
190,5 |
|
750 |
–5,0 |
–2,9 |
1,1 |
1,3 |
0,7 |
0,0878 |
0,18 |
191,4 |
|
|
Хендерсон, Колорадо, США |
850 |
–2,5 |
–0,2 |
3,2 |
1,1 |
0,6 |
0,0152 |
0,12 |
185,6 |
|
550 |
–3,9 |
–0,7 |
3,8 |
1,4 |
0,9 |
0,0703 |
0,10 |
184,4 |
|
|
Клаймакс, Колорадо, США |
860 610 |
–2,7 –3,1 |
–0,3 –0,6 |
3,1 3,9 |
1,2 1,7 |
0,8 1,2 |
0,0134 0,820 |
0,13 0,11 |
186,1 183,2 |
|
Каджаран, Малый Кавказ |
930 870 |
–7,1 –8,4 |
–2,68 –2,98 |
1,12 1,54 |
1,1 1,6 |
1,8 2,3 |
0,0297 0,0355 |
0,41 0,53 |
189,9 191,8 |
|
Активных континентальных окраин |
|||||||||
|
Санта-Рита Нью-Мексико, США |
745 |
–13,8 |
–1,3 |
1,0 |
1,2 |
0,8 |
0,0037 |
0,13 |
189,6 |
|
780 650 |
–12,6 –13,6 |
–1,5 –0,8 |
0,9 1,2 |
1,0 1,1 |
0,7 1,3 |
0,0702 0,0930 |
0,12 0,18 |
188,7 190,8 |
|
|
Бингхем, Провинция Бассейнов и Хребтов, США |
910 860 |
–3,6 –5,4 |
–2,8 –3,2 |
1,1 1,6 |
1,2 1,9 |
1,8 2,3 |
0,0174 0,0906 |
0,14 0,34 |
188,8 192,6 |
|
Жирекен, Восточное Забайкалье |
860 |
–6,8 |
–3,0 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
0,0088 |
0,64 |
186,2 |
|
880 |
–8,0 |
–3,1 |
0,8 |
0,91 |
1,1 |
0,0184 |
0,68 |
188,1 |
|
|
Чукикамата, Чили |
880 720 |
–5,5 –6,3 |
–2,6 –3,1 |
1,3 1,7 |
1,1 1,9 |
1,0 1,8 |
0,0075 0,0970 |
0,19 0,33 |
187,2 190,7 |
|
Кульбич, Горный Алтай |
590 |
–10,5 |
–3,8 |
0,4 |
2,4 |
0,6 |
0,0386 |
0,08 |
196,8 |
|
Орогенные |
|||||||||
|
Аксуг, Тува |
770 |
–6,8 |
–2,6 |
0,9 |
0,95 |
1,05 |
0,0493 |
0,21 |
187,3 |
|
870 |
–7,5 |
–1,8 |
0,8 |
0,75 |
0,8 |
0,0065 |
0,18 |
185,4 |
|
|
Эль-Сальвадор, Чили |
890 780 |
–8,6 –9,7 |
–0,5 –0,1 |
2,3 2,5 |
1,8 2,2 |
1,7 2,5 |
0,0475 0,0956 |
0,22 0,33 |
187,4 191,2 |
|
Эрдэнуин-Обо, Монголия |
810 740 |
–5,5 –7,3 |
–0,2 –0,1 |
2,7 2,5 |
1,9 2,1 |
1,6 2,2 |
0,0112 0,0052 |
0,21 0,30 |
186,5 190,3 |
|
Островодужные |
|||||||||
|
Бощекуль, Казахстан |
820 770 |
–7,7 –8,9 |
–3,04 –2,1 |
0,76 1,2 |
0,92 1,7 |
1,02 2,1 |
0,0171 0,0450 |
0,37 0,43 |
188,4 190,6 |
|
Салаватская, Урал |
910 850 |
–8,5 –9,5 |
–3,5 –2,1 |
1,2 1,5 |
1,1 1,6 |
1,3 1,9 |
0,0205 0,0340 |
0,54 0,61 |
186,3 188,2 |
Примечание: Т , °С – температура кристаллизации пород; f O2, f H2O – фугитивности кислорода и воды, соответственно, в 102 кПа; p H2O, p CO2- парциальные давления воды и углекислоты, соответственно, в 102 кПа; К вос. – коэффициент восстановленности флюидов по Ф.А. Летникову; у – потенциал ионизации биотита по В.А. Жарикову.
Большую роль в составе и особенностях поведения летучих компонентов в расплавах имеют процессы контаминации мантийными магмами корового материала. Особенно это заметно для рудогенерирующего магматизма, внедряющегося в углерод-содержащие толщи. Такие магмы относятся к сильно-восстановленным и контаминированным I-типам. Это особенно важно для золоторудных МРМС. Наибольшая степень контаминации корового материала магмами мантийной природы отмечается для золото-черносланцевого оруденения, где происходит максимальная контаминация корового материала, представленного черносланцевыми образованиями с повышенным содержанием углерода. Такие магмы переходят из окисленных в разряд сильно восстановленных и контаминированных. Супергигантские и гигантские месторождения мирового класса такие, как Мурунтау, Бакырчик, Олимпиада, Сухой Лог и другие характеризуются и повышенными значениями восстановленности флюидов за счёт обогащения углеродом вмещающих толщ [6]. На этапе становления даек пёстрого состава от долеритов до гранит-порфиров отмечается та же закономерность увеличения концентраций золота и сопутствующих металлов в конечных кислых дифференциатах. Однако для гранитоидных дайковых образований характерны более высокие концентрации, парциальные давления и фугитивности фтора, углекислоты, воды (табл. 2), указывающие на открытость систем по фтору и углекислоте и участие трансмагматических флюидов.
Таблица 2
Параметры флюидного режима I-типов гранитоидов Алтае-Саянской складчатой области (фугитивности и парциальные давления в барах)
|
Рудно-магматические системы, породы |
n |
T, °C |
lg fO2 |
f H2O |
pH2O |
pCO2 |
lgfO2/fH2O |
lgfHF/fHCl |
k |
у |
|
Кузнецкий Алатау |
||||||||||
|
Берикульская |
||||||||||
|
Гранодиориты |
7 |
780 |
–14,7 |
1,7 |
2,3 |
1,9 |
–17,7 |
–3,5 |
0,66 |
193,4 |
|
Федоровская |
||||||||||
|
Гранодиориты |
6 |
770 |
–14,3 |
1,1 |
1,4 |
1,6 |
–17,3 |
–4,0 |
0,68 |
193,2 |
|
Натальевская |
||||||||||
|
Гранодиориты |
8 |
780 |
–12,4 |
0,96 |
1,2 |
1,3 |
–15,5 |
–3,6 |
0,37 |
187,4 |
|
Центральнинская |
||||||||||
|
Гранодиориты |
7 |
740 |
–13,5 |
1,06 |
1,28 |
1,22 |
–16,5 |
–3,2 |
0,62 |
191,6 |
|
Диориты кварц.(дайки) |
3 |
750 |
–13,6 |
1,4 |
1,55 |
1,83 |
–16,6 |
–3,5 |
0,72 |
190,3 |
|
Салаир |
||||||||||
|
Кварцитовая Сопка |
||||||||||
|
Гранодиориты |
5 |
850 |
–5,0 |
0,42 |
0,51 |
0,49 |
–8,2 |
–3,9 |
0,12 |
190,9 |
|
Горная Шория |
||||||||||
|
Майская |
||||||||||
|
Тоналиты |
7 |
730 |
–13,5 |
2,1 |
3,2 |
1,9 |
–15,1 |
–3,0 |
0,60 |
191,4 |
|
Монцониты (дайки) |
6 |
725 |
–13,8 |
2,5 |
4,0 |
3,1 |
–16,8 |
–2,9 |
0,78 |
191,6 |
|
Тува |
||||||||||
|
Тарданская |
||||||||||
|
Гранодиориты |
12 |
705 |
–11,2 |
0,42 |
0,50 |
0,50 |
–14,3 |
–3,6 |
0,24 |
189,3 |
|
Монцодиориты (Зубов) |
3 |
760 |
–8,5 |
0,30 |
0,31 |
0,29 |
–11,5 |
–3,4 |
0,21 |
187,5 |
|
Восточный Саян |
||||||||||
|
Зун-Холбинская |
||||||||||
|
Тоналиты |
6 |
800 |
–10,1 |
0,76 |
0,92 |
1,1 |
–13,1 |
–2,9 |
0,32 |
193,2 |
|
Гранит-аплиты (дайки) |
4 |
720 |
–15,2 |
3,45 |
5,0 |
2,0 |
–18,2 |
–2,3 |
0,81 |
199,9 |
|
Ольховская |
||||||||||
|
Гранодиориты |
9 |
700 |
–16,1 |
0,38 |
0,45 |
0,35 |
–19,1 |
–2,7 |
0,70 |
191,0 |
|
Горный Алтай |
||||||||||
|
Синюхинская |
||||||||||
|
Тоналиты |
15 |
840 |
–4,9 |
0,9 |
1,1 |
1,3 |
–7,9 |
–3,8 |
0,12 |
190,3 |
|
Гранодиориты (дайки) |
9 |
845 |
–4,8 |
1,2 |
1,7 |
1,8 |
–7,8 |
–3,9 |
0,14 |
190,6 |
|
Гранодиориты (Арганак) |
6 |
830 |
–4,9 |
0,5 |
0,7 |
0,5 |
–7,9 |
–3,9 |
0,10 |
188,6 |
|
Ульменская |
||||||||||
|
Монцониты кварцевые |
8 |
785 |
–13,5 |
3,1 |
4,5 |
2,1 |
–17,5 |
–3,3 |
0,70 |
189,3 |
|
Сиениты |
5 |
790 |
–14,1 |
3,3 |
4,8 |
3,5 |
–17,1 |
–3,5 |
0,72 |
189,2 |
|
Югалинская |
||||||||||
|
Монцониты (дайки) |
5 |
760 |
–4,1 |
1,7 |
2,7 |
1,9 |
–7,1 |
–2,9 |
0,09 |
189,8 |
|
Сиениты (дайки) |
4 |
710 |
–10,5 |
2,1 |
3,6 |
4,4 |
–13,5 |
–2,9 |
0,27 |
189,1 |
|
Чойская |
||||||||||
|
Гранодиориты |
11 |
645 |
–15,0 |
0,47 |
0,56 |
0,55 |
–18,0 |
–2,7 |
0,55 |
189,0 |
|
Керсантиты (дайки) |
9 |
670 |
–12,5 |
0,9 |
1,4 |
3,6 |
–15,5 |
–2,9 |
0,58 |
188,7 |
|
Караминская |
||||||||||
|
Лейкограниты |
8 |
610 |
–12,4 |
0,5 |
0,61 |
0,87 |
–17,4 |
–2,4 |
0,18 |
191,8 |
|
Гранодиориты (дайки) |
6 |
680 |
–13,0 |
0,7 |
0,85 |
1,05 |
–17,0 |
–2,5 |
0,57 |
190,4 |
|
Сиениты (дайки) |
3 |
730 |
–12,1 |
2,2 |
2,5 |
3,7 |
–15,1 |
–2,7 |
0,40 |
189,8 |
Примечания: n – количество проб биотита; остальные условные см. табл. 1.
Им свойственны и более высокие значения восстановленности флюидов, что указывает на подток более редуцированных мантийных ингредиентов в промежуточные магматические очаги. Становление дайковых серий происходило или из остаточных расплавов глубинных магматических очагов, или в результате поступления новых порций базальтоидных расплавов и флюидов мантийной природы в первоначальные глубинные очаги. В пользу последнего предположения говорят дайки долеритов и лампрофиров Синюхинской и других МРМС, являющиеся поздними поступлениями из более глубоких мантийных источников. Происходил подток новых порций базальтоидной магмы, последующей контаминации корового материала на путях движения расплавов и значительного его обводнения. Только высокие концентрации водной фазы и обилие других летучих компонентов (хлора, фтора, бора, углекислоты) могли обеспечивать селекционирование металлов и золота из расплавов и их транспортировку в зоны рудоотложения, а это свойственно более поздним выплавкам кислых по составу магм.
Показательны данные по летучим компонентам во флюидах для гигантских месторождений золота. Параметры флюидного режима для рудогенерирующих гранитоидов типичных представителей золото-черносланцевого оруденения и жильно золото-сульфидно-кварцевого, приуроченного к зеленокаменному поясу приведены в табл. 3.
Таблица 3
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 |
|
Квос |
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; Квост – коэффициент восстановленности флюидов; MHF – концентрации плавиковой кислоты во флюидах в моль/дм3; МРМС Киркленд Лейк 1 – Интрузия; 2 – дайка гранит-порфира; МРМС Мурунтау; 3 – гранодиориты Сардаринского массива; 4 – дайка сиенитов; 5 – дайка гранодиорит-порфиров.
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.
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
Редкометалльное оруденение Горного Алтая (вольфрам, молибден, бериллий, литий, тантал, ниобий, олово) связано с редкометалльными гранитоидами щелочного ряда, плюмазитовыми редкометалльными лейкогранитами и палингенными гранитами известково-щелочного ряда [4, 5]. Для них оценены некоторые параметры флюидного режима (табл. 4).
Редкометалльные гранитоиды щелочного ряда кристаллизовались при температурах 650–850 °С и широком варьировании фугитивностей кислорода, воды и парциальных давлений углекислоты и воды. К Калгутинской рудно-магматической системе приурочено самое крупное в регионе по запасам молибден-вольфрамовое месторождение.
Плюмазитовые редкометалльные лейкограниты, с которыми связано оруденение лития, тантала, ниобия, формировались при самых низких температурах (530–550 °С) и значениях фугитивностей кислорода и воды. Этим параметрам отвечает максимальная восстановленность флюидов (табл. 3). Для гранитоидов Алахинского месторождения (литий, тантал, ниобий) в группе плюмазитовых лейкогранитов свойственны максимальные величины фугитивности воды при минимальных значениях температур кристаллизации, фугитивностей кислорода, отношений фугитивностей кислорода и воды, парциальных давлений углекислоты. Палингенные граниты известково-щелочного ряда в отличие от предыдущей группы кристаллизовались при более широком диапазоне температур (690–800 °С). Для них характерны повышенные значения фугитивности кислорода и логарифма отношений фугитивности кислорода и воды и сравнительно низкие показатели парциального давления углекислоты. С этими гранитоидами связаны небольшие по масштабам месторождения вольфрама, молибдена и бериллия.
Таблица 4
Некоторые параметры флюидного режима редкометалльных гранитоидов Горного Алтая (давление и фугитивность даны в барах)
|
Массивы, фазы |
T, °C |
lg fO2 |
f H2O |
PH2O |
K |
Lg fHF fHCl |
|
Горный Алтай |
||||||
|
Редкометалльные гранитоиды щелочного ряда |
||||||
|
Калгутинский I ф |
680 |
–12,1 |
231 |
400 |
0,47 |
–2,35 |
|
Калгутинский II ф |
690 |
–8,1 |
417 |
550 |
0,24 |
–0,92 |
|
Дайки эльванов |
650 |
–2,0 |
415 |
540 |
0,22 |
–0,81 |
|
Осокинский |
805 |
–4,1 |
488 |
820 |
0,06 |
–3,11 |
|
Колыванский |
850 |
–5,1 |
330 |
470 |
0,08 |
–2,62 |
|
Турочакский |
710 |
–8,0 |
427 |
490 |
0,18 |
–2,5 |
|
Цыганский |
730 |
–8,0 |
390 |
480 |
018 |
–1,6 |
|
Бабырганский |
840 |
–5,1 |
271 |
450 |
0,13 |
–2,61 |
|
Плюмазитовые редкометалльные лейкограниты |
||||||
|
Алахинский |
530 |
–18,0 |
349 |
580 |
0,65 |
1,52 |
|
Каракольский |
550 |
–15,1 |
310 |
465 |
0,57 |
0,51 |
|
Джулалю |
545 |
–16,1 |
267 |
600 |
0,51 |
0,49 |
|
Чиндагатуйский |
550 |
–15,8 |
305 |
520 |
0,55 |
0,50 |
|
Палингенные граниты известково–щелочного ряда |
||||||
|
Мяснухинский |
675 |
–8,9 |
220 |
450 |
0,30 |
–2,78 |
|
Татарский |
800 |
–3,9 |
235 |
460 |
0,21 |
–1,61 |
|
Шибетинский |
700 |
–2,9 |
420 |
610 |
0,12 |
–0,85 |
|
Белокурихинский |
690 |
–2,1 |
210 |
360 |
0,11 |
–1,28 |
Примечание: T, °C – температура кристаллизации гранитоидов; lg fO2 – логарифм фугитивности кислорода; f H2O – фугитивности воды; P H2O – парциальное давление воды; lg fHF/fHCl – логарифм отношений фугитивности плавиковой и соляной кислот; K – коэффициент восстановленности флюидов.
Выводы
Таким образом, роль летучих компонентов в магматогенных флюидах для формирования различных типов оруденения в различных регионах весьма велика. Для гигантских месторождений характерны признаки абиссальной фации глубинности и высокие парциальные давления летучих компонентов. В формировании гигантских месторождений важная роль принадлежит мантийным процессам, связанным с функционированием плюмов и мантийно-коровым взаимодействием.