Рудно-магматические системы скарново-шеелит-сульфидных месторождений востока россии

На месторождении Восток-2 одна из зон биотитовых грейзенов примыкает к зоне полевошпатовых метасоматитов, имеющих облик пегматитов; реже встречаются зоны грейзенов по биотитовым роговикам и пироксеновым (?) скарнам (фации с биотитом и амфиболом). Минеральный состав грейзенов вырьирует в широком диапазоне и во многом зависит от состава пород, по которым они сформировались: преобладает биотит (до 85%); постоянно присутствуют плагиоклаз (до 20%, преобладают альбит и олигоклаз), кварц (до 40%), апатит (до 10%), шеелит (до 45%), хлорит (пеннин, до 40%); редко встречаются – сфен, сагенит, стильпномелан, серицит, турмалин, мусковит, карбонат.

Последовательность кристаллизации минералов и их взаимоотношения во всех типах грейзенов одинаковые: плагиоклаз и апатит → шеелит и слюды → кварц, хлорит и сульфиды.

Сопоставляя полученные материалы с теоретическими разработками и экспериметальными данными (Коржинский, 1982; Жариков, 1982; Зарайский, 1989) можно прийти к выводам, что стадии кислотного выщелачивания соответствуют фации мусковитовых грейзенов и кварцево-шеелитовых руд, а биотитовые и флогопитовые грейзены – следует относить к позднещелочной стадии.

3.4. Сульфидные руды.

На всех типовых месторождениях разные минеральные типы сульфидных руд ассоциируют с разными метасоматическими породами и различаются по геохимической специализации. Среди сульфидных руд выделены минеральные типы: арсенопиритовый, пирротин-халькопиритовый и пирит-сфалерит-галенитовый (полиметаллический). Большинство арсенопиритовых руд пространственно совмещено с фациями мусковитовых и менее - биотитовых грейзенов. Пирротин-халькопиритовые руды характерны для шеелитсодержащих геденбергитовых скарнов «среднего периода», ассоциаций полевошпатовых метасоматитов, биотитовых грейзенов и сопряженных с ними амфиболовых метасоматитов (в случаях наложения на пироксеновые скарны). Полиметаллическая минерализация в рудах изученных месторождений имеет подчиненное распространение и наблюдается в кварцево-пирит-сфалерит-галенитовых (с карбонатом) прожилках кварц-альбит-мусковит-хлоритовой фации мусковитовых грейзенов.

В большинстве случаев для скарнов и околоскарновых пород (практически без вкрапленности сульфидных минералов) характерны повышенные концентрации Cu; для полевошпатовых метасоматитов, биотитовых грейзенов и окварцованных пироксеновых скарнов (вкрапленные пирротин-халькопиритовые руды) – Cu, Bi, реже As, Te и Au. Более широкий спектр элементов-примесей установлен для мусковитовых грейзенов, арсенопиритовых, пирротин-халькопиритовых и полиметаллических руд – Cu, Bi, Pb, Ag, As, Sn. Повышенные концентрации перечисленных элементов в породах и рудах обусловлены присутствием в них разных «сопутствующих» минеральных ассоциаций (галенит-сульфовисмутитовой, висмутино-висмутовой и др.), в состав которых входят халькопирит, сфалерит, станнин, самородные висмут и золото, галенит, серебросодержащие блеклые руды, гессит, сульфотеллуриды висмута, свинцово-сурьмяно-висмутовые сульфосоли и др. (Степанов и др., 1980; 1983; 1985; 1987; Гвоздев, 1979; 1984; 2002; Гвоздев и др., 1982; 2005).

II.4. Минералогия скарново-шеелит-сульфидных месторождений.

Все изученные месторождения имеют похожий набор породообразующих и рудных минералов, но различаются их количественным соотношением, обусловленным главным образом, степенью распространения тех или иных типов метасоматических пород (скарнов, грейзенов и др.), сопряженной с ними рудной минерализацией, а так же типоморфными признаками самих минералов (Гвоздев, 1984; 1987; 2006) .

К числу главных породообразующих минералов отнесены: в скарнах - пироксен, гранат, везувиан, волластонит, в околоскарновых породах – амфибол и плагиоклаз; в полевошпатовых метасоматитах и грейзенах - кварц, плагиоклазы, слюды; в сульфидных рудах – хлорит, эпидот, карбонаты.

Установлено, что в направлении от ранних генераций (безрудные скарны) к поздним (шеелит-амфиболовые и шеелит-амфибол-сульфидные метасоматиты) в амфиболах, закономерно уменьшаются содержания кобальта, никеля, молибдена и вольфрама при увеличении концентраций ванадия, скандия, олова, меди, висмута и др. Наиболее высокими концентрациями халькофильных элементов характеризуются амфиболы стадий кислотного выщелачивания и позднещелочной (биотитовые и флогопитовые грейзены; Гордукалов и др., 1991).

Руды изученных скарново-шеелит-сульфидных месторождений - комплексные. В них установлены: самородный висмут, висмутин, икунолит, хедлейит, гессит, сульфотеллуриды висмута, лиллианит, кобеллит, висмутовый джемсонит яскульскиит, бурнонит, Ag-тетраэдрит и др. (Найбородин, 1959; Дорофеев, 1961; Флеров и др., 1974; Нечелюстов и др., 1968; 1973; Степанов и др., 1980; Гвоздев, 1984; Гвоздев и др., 2002; 2005). Наблюдались следующие ассоциации сопутствующих минералов: 1 – сложных Pb-Bi сульфосолей; 2 – висмутино-висмутовая; 3 – галенит-сульфовисмутитовая; 4 – Pb-Sb сульфосолей (ассоциации 1-3 – на всех месторождениях; 4 – только на Лермонтовском). Установлено, что эти ассоциации характеризуют разные типы метасоматических пород, а их минералы имеют разные типоморфные особенности.

Типоморфными особенностями минералов ассоциации являются присутствие повышенных концентраций в Pb-Bi сульфосолях сурьмы (до 3,7 мас.%) и серебра (до 1,91 мас.%); в сульфотеллуридах – свинца (до 13 мас.% ингодит Восток-2; до 18 мас.% ингодит Агылки); пониженных концентраций селена во всех минералах (обычно менее 0,3 мас.% Se) и кадмия (не более 0,33 мас.%) в сфалеритах.

Наблюдается следующая последовательность формирования сульфидных минералов: 1 - близкоодновременно кристаллизуются арсенопирит, Pb-Sb-Bi сульфосоли (кобеллит, Sb-козалит, яскульскиит, Bi-джемсонит, бурнонит; 2 - позднее (выполняют микротрещины, секущие арсенопирит) – пирротин, халькопирит, станин, сфалерит и галенит с включениями самородного висмута, сульфотеллуридов висмута, Ag-тетраэдритом, гесситом, штютцитом; 3 - еще позднее – пирит, висмутин, икунолит, сульфотеллуриды и теллуриды висмута (хедлейит), самородные висмут и золото. Типоморфные признаки минералов этой ассоциации следующие: сфалериты - содержат максимальные концентрации кадмия (1,3-1,46 мас.% Cd – Агылки) по сравнению со сфалеритами из ассоциаций Pb-Bi-сульфосолей и висмутино-висмутовой; концентрации висмута и серебра в галенитах часто превышают 2 и 1 мас.% соответственно (до 1,81 мас.% Вi и до 0,34 мас.% Ag – Лермонтовское; до 6,08 мас.% Bi и до 1,40 мас.% Ag - Восток-2; до 4,57 мас.% Bi и до 2,48 мас.% Ag - Агылки).

Блеклые руды с разными концентрациями серебра подразделены на две группы парагенезисов: к первой - отнесен парагенезис Ag-тетраэдрита (до 22 мас.% Ag) со сфалеритом (менее 5 мас.% Fe), галенитом, джемсонитом и менегинитом; ко второй - парагенезис фрейбергита (28-49 мас.% Ag) с халькопиритом, миаргиритом и пираргиритом (Степанов Г.Н., Гвоздев В.И., и др., 1985). Судя по минеральному составу и типоморфным особенностям слагающих минералов (отсутствие примесей висмута, теллура и селена), эту ассоциацию, вероятно, следует связывать с другим, не вольфрамовым, этапом минерализации.

Такая временная разобщенность Pb-Bi и Pb-Sb минерализации на Лермонтовском и совмещенность на месторождениях Восток-2 и Агылки может быть объяснена более высокой степенью дифференциации расплавов S-типа в условиях относительно «закрытых» РМС или взаимодействием расплавов I-S-типа в процессе эволюции «открытых» РМС с глубинным источником.

II.5. Генезис типовых скарново-шеелит-сульфидных месторождений.

5.1. Геохимические и термобарометрические параметры магматических комплексов.

Рудно-магматические системы (РМС) скарново-щеелит-сульфидных месторождений ДВ региона на всех этапах эволюции (магматическом и постмагматическом) характеризуются восстановительными (на уровне кварц-фаялит-магнетитового буфера и ниже) условиями формирования (см. рис. 7-Б). По соотношению окисленности магматических пород и их кремнекислотности (Мишин, 1994) все вольфрамоносные комплексы попадают в область оловоносных РМС, имеющих «восстановленную», корово-мантийную природу расплавов. Это согласуется с авторскими данными по изучению включений в кварце (Хетчиков, Пахомова, Гвоздев и др., 1991; 1999) и с комплексом признаков, предложенных М.Т.Энауди и др., (1984) и Р.Дж.Ньюберри (1991), согласно которым: продуктивные магматические породы - восстановленная, ильменитовая серия; постмагматические метасоматиты - парагенезис гроссуляра с геденбергитом в скарнах; преобладание в сульфидных рудах пирротина.

Для магматических комплексов, продуцирующих однотипное (вольфрамовое) оруденение, характерны включения в минералах с одинаковым набором элементов, но разными по составу и количеству солями. Наиболее детально был изучен кварц магматических пород месторождений Восток-2 и Лермонтовского. Наблюдались расплавные, минеральные, кристаллофлюидные, флюидные, газово-жидкие и газовые включения. Причем, расплавные и минеральные включения более часто встречаются в породах крупных массивов и относительно редко - в рудогенерирующих штоках (полностью отсутствуют в плагиогранитах краевой фации штока Центрального).

Расплавные включения состоят из преобладающей по объему слабо раскристаллизованной силикатной части и флюидной фазы, представленной одним или несколькими пузырьками; в некоторых из них удается различать жидкую и газовую составляющие (криометрическим методом иногда определяется углекислота). Включения в кварце гомогенизируются при температуре 910-920⁰С (гранитоиды Лермонтовского штока), реже 930-960⁰С (гранодиориты Дальнинского и краевая фация биотит-роговообманковых гранитов Бисерного массивов). Это заметно выше температур (860-910⁰С), полученных для включений из гранодиоритов Центрального штока. Установленные температуры гомогенизации расплавных включений, вероятно, завышены и заметно превышают расчетные по термометрам (Трошин и др., 1981), что согласуется с наблюдениями Ф.Г.Рейфа (1990) на примере гранитоидов Забайкалья.

Минеральные включения в кварце вольфрамоносных гранитоидов представлены цирконом, апатитом в ранних и апатитом, цирконом, биотитом и полевым шпатом – в поздних фациях пород.

Кристаллофлюидные и флюидные включения более характерны для гранитоидов рудогенерирующих штоков Центрального и Лермонтовского; реже они встречаются в биотитовых и лейкократовых гранитах (главные фазы) Бисерного и Шивкинского массивов. В их составе преобладают анизотропные твердые фазы и менее распространены кубические кристаллики (галита-?, сильвина -?); флюидная фаза в виде газового пузырька и солевого раствора занимает до 20% объема вакуолей. Температура гомогенизации флюидной составляющей таких включений (в зависимости от % соотношения фаз) лежит в диапазоне 280 - 500⁰С; при более высоких температурах – происходит их разгерметизация. Судя по количеству флюидных включений и их характеристикам, можно сделать вывод, что формирование рудогенерирующих гранодиоритов происходило из расплавов с высокой флюидонасыщенностью и высоким флюидным давлением (Хетчиков и др., 1996; 1999), подтверждением чего может быть трубообразное тело эксплозивной брекчии (с обломками гранодиоритов, гранит-порфиров, биотитовых роговиков и скарнов) в штоке Центральном (Восток-2). Образование таких брекчий, вероятно, обусловлено накоплением флюидов в магматической камере в процессе кристаллизации гранодиоритов и ее взрывной разгрузкой при достижении критического флюидного давления (Степанов, 1977; Хетчиков и др., 1996; 1999).

Газово-жидкие включения широко распространены в кварце гранитоидов рудоносных штоков. Наблюдались включения: 1 – двухфазовые, с содержанием газа от 40 до 60% объема вакуолей; 2 – многофазовые, содержащие кроме солевого раствора и газа 1-2 и более твердых фаз (иногда третья фаза представлена жидкой углекислотой).

Газовые включения в кварце гранитоидов Лермонтовского штока встречаются сравнительно редко, по сравнению с кварцами плагиогранитов штока месторождения Восток-2 (краевая фация участками содержит до 90% от общего количества включений). На всех месторождениях большинство газовых и газово-жидких включений не достигают гомогенизации и разгерметизируются при температурах от менее 240 до 265⁰С.

Изучение включений криометрическим методом показало, что магматические комплексы, продуцирующие однотипное (вольфрамовое) оруденение, характеризуются включениями одинаковыми по набору элементов, но разными по количеству и составу солей. Так, в кварце гранитоидов вольфрамоносных штоков (Лермонтовского и Восток-2) включения содержат хлорид кальция и изредка хлорид калия, а углекислота во включениях иногда содержит примеси более низкотемпературных газов.

Особо нужно подчеркнуть различия по количеству и солевому составу флюидных включений в кварце гранитов крупных массивов (с непромышленным оруденением) и гранитов штоков (с промышленной минерализацией). Эти различия выражаются в отсутствии во включениях в кварце гранитоидов вольфрамоносных штоков солей магния и преобладание включений с карбонатными солями, в то время как в крупных массивах – наблюдаются обратные соотношения. В целом кварц гранитов штока Лермонтовского месторождения отличается заметно более разнообразным составом включений, по сравнению с кварцем гранитов, близко расположенного крупного массива.

Таким образом, перечисленные термобаро-геохимические особенности магматических флюидов в совокупности с петрохимическими характеристиками гранитоидов свидетельствуют о высокотемпературных параметрах пород вольфрамоносных комплексов, подтверждая глубинную природу их продуцирующих расплавов.