Геохимия сульфидных минералов в рудных месторождениях имеет важное значение, так как часто концентрации элементов-примесей и их соотношения являются показателями генезиса месторождений, их формационной и геолого-промышленной принадлежности [1, 5]. В Солонешенском рудном районе распространены различные геолого-промышленные типы оруденения: 1 – жильное медно-сульфидное, 2 – золото-медно-скарновое, 3 – золото-черносланцевое.
Цель исследования – проанализировать геохимические особенности сульфидов различных геолого-промышленных типов оруденения.
Результаты исследований. В Солонешенском рудном районе выделяются два рудных поля: Топольнинское и Солонешенское [2]. Солонешенское медно-полиметаллическое рудное поле с золотом расположено к северо-западу от Топольнинского золото-медно-скарнового и приурочено к выходам габброидов топольнинского и дацитов куяганского (D2) комплексов. Топольнинское рудное поле в пределах Сарасино-Инской зоны приурочено к поперечной Караминской зоне разлома СЗ ориентировки, контролирующей положение Топольнинской и Мало-Топольнинской интрузий. В контактах указанных массивов (размерами 4,5×2 и 2,5×1,5 км, соответственно) сформированы скарновые обазования с разнообразной наложенной продуктивной минерализацией. Внедрение вышеупомянутых интрузий произошло в весьма благоприятные для скарнирования карбонатно-терригенные и карбонатные образования полатинской (S1pl) и камышенской (D1km) cвит. Породы свит смяты в крупную Топольнинскую грабен-синклиналь СЗ ориентировки, ядерная часть которой интрудирована гранитоидами вышеупомянутых массивов. Структура рудного поля относится к комбинированному типу и сочетает в себе синклиналь, осложненную серией разломов. В районе месторождения Лог № 26 синклиналь пересечена разломом СЗ направления (правый сдвиг). В результате рудовмещающие металлотекты вдоль него развернуты и имеют простирания в восточных румбах. Терригенные породы вблизи контактов с интрузиями ороговикованы с образованием спилозитов и десмозитов, а известняки превращены в мрамора. Ширина зон ороговикования, в зависимости от положения кровли интрузивов, варьирует от 0,5 до 2 км. Все известное оруденение Топольнинского рудного поля совпадает с ореолом ороговикованных пород. Скарны в рудном поле биметасоматические и инфильтационные. Последние преобладают. Мощность скарновых линз и залежей варьируют от 3 до 50 м, протяженности по простиранию – от 150 до 800 м; общая мощность поля скарнированных пород в западном экзоконтакте Мало-Топольнинского массива достигает 500-1000 м.
Золоторудная минерализация в виде самородного золота установлена по всему разрезу скарнированных пород. Наиболее концентрированное оруденение локализовано на месторождениях Баяниха и Лог № 26 в тектонических ловушках среди скарнов. На месторождении Баяниха рудные тела длиной от 150 до 700 м и мощностью от 1 до 13 м залегают в максимально скарнированных пачках пород. Средние содержания золота в рудах меняются от 1 до 7,25 г/т (в конкретных пробах разброс концентраций золота от 0,5 до 120 г/т), меди от 0,1 до 2 %. Оруденение наложено на скарны, скарнированные роговики, породы интрузивных массивов и их дайковые фации. Общая последовательность минералообразования в скарнах описана ниже.
Ранние геденбергитовые образования – первая стадия гидротермального цикла, встречаются лишь в биметасоматических скарнах на месторождениях Баяниха и Сухая Грива. Это проградирующие эндоскарны, образованные по гранодиоритам и гранитам. Они имеют форму линз мощностью до 1,1 м и сложены тесно ассоциирующими геденбергитом и плагиоклазом лабрадорового состава. Редко отмечаются кварц, актинолит и диопсид. В экзоскарнах биметасоматической и инфильтрационной природы ранний парагенезис представлен пироксен-гранатовой ассоциацией, тяготеющей к карбонатным образованиям вмещающих металлотектов. Это массивные линзы мощностью от 3 до 15 м, протяженностью в несколько сотен метров. Такой парагенезис является преобладающим в скарнах. Ранний гранат представлен гроссуляром, а клинопироксен – диопсидом. Местами в этой ассоциации отмечается вкрапленность и гнезда магнетита, редко халькопирита.
Вторая стадия гидротермального цикла представлена большим числом минералов, образовавшихся в результате метасоматических ретроградных изменений ранней ассоциации. Как правило, они слагают прожилки, линзы и гнезда среди ранних скарновых парагенезисов. Здесь различаются несколько ассоциаций. На участках гранат-пироксеновых скарнов появляются новообразования граната-II андрадитового ряда и диопсида-II желтого и розового цветов. Гранат-II, как правило, идиоморфен и имеет зональное строение с аномальными оптическими характеристиками. Размеры выделений такого граната от 0,5 до 2 см. Нередко он имеет коричневато-оранжевый цвет. Другая ассоциация пространственно смещена к области развития карбонатных пород и представлена волластонитом, реже везувианом. В стратиформных залежах инфильрационной природы зональность скарновых тел может быть проявлена относительно одного или нескольких магмо- и флюидоподводящих каналов. В Топольнинском рудном поле на всех месторождениях реализован первый вариант. Проявлением такой зональности можно считать положение волластонита и везувиана в краевой фации скарновых зон по латерали, как это установлено нами ранее для месторождений Синюхинского и Майского рудных полей [3].
Третья стадия гидротермального цикла включает две ассоциации: тремолит-актинолитовую и кварц-альбит-эпидотовую с пиритом. Они встречаются в виде прожилков и гнезд среди ранее отложенных скарновых агрегатов, пересекают постскарновые метасоматические образования, а также располагаются среди ороговикованных алюмосиликатных и карбонатных пород далеко за пределами скарнов.
Продуктивная минерализация (четвертая стадия гидротермального цикла) формировалась после внедрения даек гранодиорит-порфиров и гранит-порфиров в Топольнинской магмо-рудно-метасоматической системе (МРМС) и даек сиенитов, гранофиро-сферолитовых лейкогранитов и умеренно-щелочных лейкогранитов (преимущественно гибридных пород) в Караминской МРМС. На эти дайки наложена альбит-кварц-эпидотовая ассоциация третьей стадии и минеральные агрегаты четвертой стадии. Преобладает в последней кварц III и IV генераций, несущий сульфидную минерализацию, которая представлена вкрапленностью (1-5 мм), гнездами (2×4 см), редко массивными выделениями размерами 10×20 см. Из сульфидов присутствуют пирит, борнит, халькопирит, халькозин, тетраэдрит, алтаит, сфалерит, редко галенит и пирротин. Борнит наблюдается в виде ксеноморфных выделений, выполняющих пустоты в скарнах, часто в срастаниях с теннантитом и ковеллином. Нередко борнит с халькопиритом образуют структуры распада твердого раствора. По периферии борнит замещается каемками халькозина с расплывчатыми, зазубренными границами между зернами минералов. Ковеллин присутствует в небольшом количестве в виде табличек, развивающихся вдоль спайности халькозина или образует в нем радиально-лучистые агрегаты. Изредка встречается теннантит в виде выделений неправильной формы и коротких нитевидных прожилков. Алтаит отмечен в виде единичных зерен и зернистых агрегатов размером до 0,3 мм. Последний образует вкрапленность в борните и теннантите. Золото откладывалось в конце этой стадии в тесном парагенезисе с алтаитом, халькозином, борнитом. Размеры золотин колеблются от 0,05 до 0,6 мм. Форма их пластинчатая. Изредка металл образует октаэдрические кристаллики. Иногда золото отмечается в блеклой руде в виде единичных ксеноморфных зерен и тонких пластинок размером до 0,006 мм. В целом намечается три основных ассоциации золота с рудными минералами. Первая ассоциация характерна для Топольнинской МРМС, где самородное золото встречается в ассоциации с халькопиритом, борнитом и халькозином в тесном парагенезисе с алтаитом и тетрадимитом. Общее содержание сульфидов в рудах от 5 до 17 %. Вторая и третья ассоциации проявлены в Караминской МРМС. Одна из них, безсульфидная, проявлена на месторождении Лог № 26, где золото распространено без сопутствующих рудных минералов и лишь изредка встречается совместно с тетрадимитом, содержание которого в рудах едва достигает 0,5 %. Другая ассоциация, малосульфидная, фиксируется на проявлениях Рыбный Лог № 1 и Рыбный Лог № 2, где золото встречается совместно со сфалеритом и тетраэдритом, реже с халькопиритом. Общее количество сульфидов в этой ассоциации не превышает 1-2 %.
Температуры кристаллизации скарновых минералов первой стадии на месторождении Баяниха составляли 450-640 °С. Солёность газово-жидких включений гранатов и пироксенов были довольно высоки (20–33 вес. % в эквиваленте NaCl). Температуры гомогенизации газово-жидких включений волластонита, эпидота, оранжевого диопсида дают интервал значений 380-195 ˚С. Резкое снижение солёности газово-жидких включений до 0,7-4,3 вес. % NaCl, вероятно, связано со смешением ювенильных растворов и вадозных вод, разбавивших концентрированные растворы. Продуктивная минерализация кристаллизовалась при ещё более низких температурах (190-310˚С) и из разбавленных растворов (0,4-3,2 вес. % NaCl). В составе включений в кварце IV генерации основную роль играли CO2 и HCl. Подчинённое значение имели SO2 и HF. Единичные определения соотношений изотопов серы в сульфидах описываемых МРМС дают незначительные отклонения от метеоритного стандарта. Для месторождения Баяниха в пирите II генерации δ34S (‰) составляет +3,6, в борните от +2,7 до +3,1. Пирит такой же генерации месторождения Лог № 26 имеет более низкие концентрации тяжёлого изотопа серы и δ34S (‰) колеблются от –1,2 до –2,2. Такие характеристики соотношений изотопов серы позволяют предположить её мантийный источник, характерный для неконтаминированных магм [6].
Геохимия рассмотрена для наиболее распространённых сульфидов: халькопирита и борнита. Содержания элементов-примесей в халькопиритах месторожений Солонешенского рудного района представлены в табл. 1. Для халькопиритов жильного месторождения Солонешенское I характерны самые высокие концентрации Pb, Ag, Cd, As, Ga, W в сравнении с халькопиритами других месторождений Солонешенского рудного района (табл. 1). В медном колчедане отмечается самые высокие концентрации кобальта и наименьшие содержания Pb, Zn, Ag, Sn, Mo, Te и Se. В халькопирите золото-черносланцевого месторождения Лог № 26 наблюдаются максимальные содержания таких элементов, как Zn, Bi, In, Sn, Mo, Se, Te, Zr, Au (табл. 1).
Для борнита месторождения Баяниха характерны повышенные и пониженные концентрации такого же спектра элементов, как и для халькопирита. В борните значительно выше концентрации золота, чем в халькопирите (табл. 2).
Для халькопиритов месторождения Баяниха отмечаются самые высокие концентрации Co и низкие концентрации cелена, теллура, олова, умеренные – золота (табл. 1).
Таблица 1
Средние содержания элементов в халькопиритах Солонешенского рудного района
|
Элементы (г/т) |
1, n=12 |
2, n=11 |
3, n=16 |
4, n=3 |
5, n=4 |
6, n=6 |
|
Mn |
440,8 |
803,8 |
212,6 |
442,3 |
217,8 |
123,3 |
|
Ni |
4,6 |
1,5 |
4,3 |
3,7 |
3,1 |
2,6 |
|
Co |
15,9 |
2,3 |
82,8 |
42,2 |
32,3 |
9,8 |
|
Pb |
1200 |
5,7 |
2,2 |
3,9 |
4,8 |
51,2 |
|
Zn |
348 |
81,2 |
23,3 |
115,8 |
88,2 |
3120 |
|
Ag |
132,3 |
50,3 |
21,3 |
42,8 |
41,9 |
51,6 |
|
Bi |
115,6 |
5,4 |
6,9 |
7,3 |
8,5 |
2926,1 |
|
Cd |
425,8 |
2,9 |
3,2 |
3,3 |
3,4 |
113,7 |
|
In |
11,6 |
1,15 |
1,4 |
1,32 |
1,26 |
109,6 |
|
Sn |
15,8 |
0,3 |
0,2 |
0,21 |
0,28 |
372,3 |
|
As |
120,6 |
10,3 |
12,8 |
11,3 |
15,6 |
103,2 |
|
Mo |
3,8 |
1,5 |
0,2 |
0,81 |
0,78 |
1265,1 |
|
Te |
122,3 |
15,7 |
12,2 |
13,6 |
13,5 |
136,8 |
|
Zr |
16,8 |
12,3 |
13,9 |
12,8 |
12,5 |
31,2 |
|
Ga |
8,8 |
0,3 |
0,6 |
0,8 |
0,7 |
3,8 |
|
Au |
3,9 |
1,9 |
3,4 |
3,5 |
2,9 |
6,7 |
|
W |
5,4 |
0,5 |
0,51 |
0,62 |
0,66 |
3,3 |
|
Se |
58,6 |
7,9 |
5,4 |
5,8 |
5,9 |
101,4 |
|
As/Se |
2,05 |
1,3 |
2,37 |
1,94 |
2,64 |
1,0 |
|
Au/Ag |
0,029 |
0,038 |
0,16 |
0,08 |
0,07 |
0,13 |
Примечание. Анализы выполнены количественным спектральным методом в Лаборатории Испытательного Западно-Сибирского центра (г. Новокузнецк). Месторождения и проявления: 1 – Солонешенское I, 2 – Сухая Грива, 3 – Баяниха, 4 – Рыбный Лог № 1, 5 – Рыбный Лог № 2, 6 – Лог
№ 26; n – количество анализов.
Таблица 2
Средние содержания элементов в борнитах месторождений
Солонешенского рудного района
|
Элементы, г/т |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Mn |
165,4 |
150,2 |
203,1 |
152,6 |
|
Ni |
7,7 |
4,1 |
5,7 |
41,3 |
|
Co |
5,6 |
3,2 |
3,4 |
32,6 |
|
Pb |
145,8 |
15,7 |
101,2 |
123,3 |
|
Zn |
132,7 |
20,3 |
27,3 |
246,8 |
|
Ag |
157,9 |
100,5 |
111,3 |
125,7 |
|
Bi |
123,6 |
100,7 |
106,8 |
812,8 |
|
Cd |
145,8 |
6,7 |
6,6 |
125,3 |
|
In |
7,8 |
3,8 |
3,7 |
18,8 |
|
Sn |
3,4 |
0,8 |
1,5 |
25,3 |
|
Mo |
2,8 |
1,3 |
2,3 |
23,2 |
|
Te |
132,6 |
115,6 |
123,3 |
202,3 |
|
Zr |
9,8 |
7,8 |
6,7 |
22,3 |
|
Ga |
15,6 |
0,6 |
0,5 |
7,1 |
|
Au |
34,1 |
30,6 |
81,3 |
85,6 |
|
W |
15,7 |
0,5 |
0,8 |
8,3 |
|
V |
4,1 |
1,2 |
1,3 |
4,1 |
|
Se |
10,7 |
8,9 |
9,3 |
16,2 |
|
As |
145,6 |
7,7 |
6,8 |
113,8 |
|
As/Se |
13,6 |
0,86 |
0,73 |
7,02 |
|
Au/Ag |
0,21 |
0,30 |
0,73 |
0,68 |
Примечание. Анализы выполнены количественным спектральным методом в Лаборатории Испытательного Западно-Сибирского центра (г. Новокузнецк). Месторождения и проявления: 1 – Солонешенское I, 2 – Сухая Грива, 3 – Баяниха, 4 – Лог № 26; n – количество анализов.
В борните золото-черносланцевого месторождения Лог № 26 максимальные концентрации имеют элементы Ni, Co, Zn, Bi, In, Sn, Mn, Se, Te, Zr, Au.
Отношения As/Se в сульфидах различны. В халькопирите жильного месторождения
Солонешенское I это отношение составляет 2,05, а в скарновых месторождениях варьирует от 1,3 до 2,64 (среднее 2,06). Самые низкие отношения As/Se зафиксированы в халькопирите золото-черносланцевого месторождения Лог № 26.
Иная картина отношений As/Se намечается для борнитов. Наибольшая величина отношения свойственна жильному медно-сульфидному месторождению Солонешенскому I (13,6), а минимальная – золото-медно-скарновым объектам (менее 1) (табл. 2). Борнит золото-черносланцевого месторождения Лог № 26 имеет промежуточные цифры отношений As/Se (7,02).
Интерпретация результатов. Таким образом, в сульфидах разных геолого-промышленных типов оруденения Солонешенского рудного района наблюдаются различные уровни концентраций химических элементов и отношений элементов. На основании приведенных данных выявляются типоморфные ассоциации химических элементов. Так для золото-черносланцевого оруденения типоморфными одновременно в халькопирите и борните являются Zn, Bi, In, Sn, Mn, Se, Te, Zr, Au. Типоморфными для сульфидов жильного оруденения являются Pb, Ag, Cd, As, Ga, W, As, Au. Типохимизм сульфидов золото-медно-скарнового оруденения проявлен в отношении Co, Au.
Cледовательно типохимические ассоциации химических элементов-примесей в сульфидах различных геолого-промышленных типов оруденения Солонешенского рудного района могут использоваться для типизации различных типов оруденения.
Выводы
Геохимические особенности распределения элементов-примесей в судьфидах различных геолого-промышленных типов оруденения Солонешенского рудного района проявляют определённые закономерности.
Для сульфидов – жильного медно-сульфидного, золото-медно-скарнового и золото-черносланцевого типов оруденения характерны типохимические ассоциации элементов-примесей.
Типохимические ассоциации химических элементов-примесей в сульфидах различных геолого-промышленных типов оруденения Солонешенского рудного района могут использоваться для типизации различных типов оруденения.