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

Дальневосточного отделения Российской Академии наук

Доктор геолого-минералогических наук (ДВИМС, г. Хабаровск)

Доктор геолого-минералогических наук (ИГА и БМ, г. Якутск)

Доктор геолого-минералогических наук (СВКНИИ ДВО РАН, г. Магадан)

Защита состоится «25» октября 2007 г. в 10 ^оо часов

на заседании диссертационного совета Д 005.006.01

в Дальневосточном геологическом институте ДВО РАН

по адресу: 690022, Владивосток, Пр-т 100-летия Владивостока, 159.

Академгородок

Тел.: +7 (4232) 321-249

Fax: +7 (4232) 317-847

E-mail: fegi@onlane.marin.su
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Дальневосточного Отделения РАН

по адресу: 690022, Владивосток, Пр-т 100-летия Владивостока, 159. Академгородок

Автореферет разослан «_____» ____________ 2007 г.
Ученый секретарь диссертационного совета

к.г.-м.н.

Б.И.Семеняк



ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность проблемы.

Скарновые месторождения с шеелитом - это один из главных генетических типов вольфрамовых месторождений, широко эксплуатируемых в России в настоящее время. В мировом экономическом балансе на долю этих месторождений приходится около 65% добычи руды, в то время как запасы составляют не более 30% (Соловьев С.Г., 1997).

На востоке России крупные месторождения скарнового типа известны в Приморском крае (Восток-2, Лермонтовское) и в Якутии (Агылки), руды которых, как и руды большинства вольфрамовых месторождений, являются комплексными на медь, висмут, золото и др. элементы. На долю эксплуатируемых скарново-шеелит-сульфидных месторождений Восток-2 и Лермонтовское в Приморском крае приходится 55% от объема добываемого вольфрама в России, в то время как объем разведанных запасов всего Дальневосточного региона составляет только 24% общероссийского (Козловский, 2002).

В настоящее время расширение минерально-сырьевой базы вольфрама за рубежом происходит по направлению поисков и отработки месторождений объемных по запасам, но с низкими содержаниями WO₃ (0,15 – 0,20%). Это - объекты стратиформного и штокверкового типов, известные в Австралии (Кинг-Айленд), Австрии (Фербелтал), Франции (Сало), Северном Кавказе (Кти-Теберда), Центральном Казахстане (Кайракты, Коктенколь и др.) и многих других регионах мира (Лобков и др.,1982; Страховенко, 1999; Бутенков, 2000).

Актуальность изучения типовых объектов состоит в том, что в Приморье высокая вероятность обнаружения не только скарново-шеелит-сульфидных, но и новых месторождений других генетических типов. Это может способствовать как расширению минерально-сырьевой базы Приморского края, так и Дальневосточного региона России в целом.

В последние годы получены результаты, позволяющие предположить присутствие в Приморском крае месторождений других генетических и формационных типов, в том числе и стратиформных. В этой связи встал вопрос об оценке перспектив слабо изученных месторождений неясного генезиса, таких как Тисовое, Скрытое, Кордонное, Беневское и многих других.

Традиционно, региональное и локальное прогнозирование опирается на знание типовых (эталонных) месторождений: их геологических обстановок размещения, связи с определенным петрохимическим типом магматических пород, условий и форм проявления постмагматических процессов, приводящих к образованию вольфрамового оруденения. Несмотря на общую изученность скарновых месторождений, остаются слабо освещенными и часто дискуссионными вопросы об источнике магматических расплавов, продуцирующих вольфрамовое оруденение и их месте в эволюции аккреционно-складчатых систем; недостаточно ясны причины возникновения оруденения с разнотипной минерализацией и др. Решение этих вопросов и совершенствование генетических принципов прогнозирования, поисков и оценки скарново-шеелитовых месторождений являются определяющими в постановке цели и задач выполненных исследований.

Цель и задачи исследования.

Главная цель исследований - создать по результатам изучения эталонных объектов генерализованную генетическую модель рудно-магматической системы (РМС) скарново-шеелит-сульфидных месторождений.

Для достижения этой цели предусматривалось решение следующих задач:

1. Установить главные региональные и локальные факторы, определяющие закономерности размещения комплексов магматических пород, продуцирующих вольфрамовое оруденением, а так же позволяющие совершенствовать принципы прогнозирования, поисков и оценки слабо изученных объектов применительно к разным геологическим структурам Дальневосточного региона.

2. Определить тип рудопродуцирующих магматических расплавов и их место роль в геологической эволюции акреционно-складчатых систем.

3. Выявить пространственно-временные и генетические соотношения магматических и флюидно-метасоматических процессов в рудно-магматических узлах (системах) продуцирующих разноформационное вольфрамовое оруденение.

4. Провести комплекс минералого-геохимических,и петрологических, изотопно- и термобаро-геохимических исследований, направленных на выяснение генезиса скарновых месторождений и условий появления в них продуктивных в отношении вольфрама парагенетических ассоциаций и контролирующих их факторов;

5. Разработать частные (геолого-генетические, минералого - и изотопно-геохимические и др.) модели и создать на их основе обобщенную генерализованную (или «интегральную» по Л.Н.Овчинникову, 1988) генетическую схему-модель вольфрамоносной РМС, позволяющую усовершенствовать комплекс поисковых критериев оценки слабоизученных объектов.

Фактический материал и методы исследований.

В основу работы положены материалы, собранные автором в период с 1973 по 2005 гг. при выполнении научно-исследовательских работ по проектам программам ДВ геологического института ДВО РАН, грантам РФФИ и ДВО РАН, темам хоздоговорных работ по изучению рудных районов и месторождений с вольфрамовой и оловянной минерализацией. Основное внимание автора было сконцентрировано на изучении магматических и метасоматических пород, руд, а также условий образования скарново-шеелит-сульфидных месторождений Лермонтовское, Восток-2 (Приморский край) и Агылки (Якутия), которые рассматриваются в работе как эталонные объекты. Как дополнительные привлекались результаты, полученные на относительно слабо изученных объектах Тисовое, Скрытое, Кордонное, Беневское, исследовавшихся с целью выяснения их генезиса и перспектив. Для сравнения эволюции РМС с разнотипной минерализацией изучались с разной степенью детальности оловянные и вольфрам-оловянные месторождения Приморья (Тигриное, Забытое, Усть-Микулинское, Рудное, Арсеньевское, Юбилейное, Искра и др.), Якутии (Эрикагское, Сосукчанское, Аляскитовое), Забайкалья (Букука, Белуха), Хабаровского края (Солнечное, Фестивальное) и Магаданской области (Иультин, Светлое, Теркенген) и др.

При полевых исследованиях на месторождениях главное внимание уделялось картированию фаз и фаций интрузивных тел и ассоциирующих с ними метасоматических пород (роговиков, скарнов и др.), а также детальному минералогическому картированию керна буровых скважин и горных выработок с отбором проб для петрографических, минераграфических, и аналитических исследований. При подготовке работы автором было изучено более 6000 шлифов, 4000 аншлифов и 400 полированных пластин, выполнено более 500 силикатных и 500 спектральных количественных и полуколичественных анализов пород и породообразующих минералов, более 300 рентгено-спектральных микроанализов породообразующих и рудных минералов, 38 изотопных Rb/Sr анализов для определения возраста интрузивных пород и руд, более 180 определений температур кристаллизации минералов и солевого состава включений в минералах интрузивных пород и руд; в породах и минералах выполнено 127 определений изотопного состава кислорода, 92 – углерода, 11 – водорода и 52 - серы.

Аналитические исследования выполнялись в лабораториях ДВГИ, ИГЕМ, ДВИМС, Университета штата Джорджия, Департамента минералогии Музея Природной Истории Лондона.

Впервые в изучении РМС скарново-шеелит-сульфидных месторождений региона использован комплексный подход, основанный на детальных минералогических, изотопно- и термобарогеохимических исследованиях магматических и метасоматических пород, руд и сопутствующей минерализации:

1. Выделены и охарактеризованы типовые комплексы магматических пород ассоциирующих с вольфрамовой минерализацией. Установлены основные минералогические и петрохимические характеристики рудогенерирующих интрузивных пород; показано их положение в эволюции магматических комплексов.

2. Выявлены типоморфные особенности метасоматических пород и руд, породообразующих и рудных минералов, что позволило принципиально усовершенствовать схему последовательности минералообразования на вольфрамовых месторождениях региона и предложить ее в качестве критерия для количественной оценки масштабов вольфрамовой минерализации на слабо изученных объектах.

3. Разработаны модели РМС эталонных объектов, послужившие основой для обобщающей генетической схемы-модели локальной рудно-магматической системы скарново-шеелит-сульфидных месторождений применительно к Дальневосточному региону.

Реализация материалов и апробация работы.

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на международных совещаниях и симпозиумах: «Final Meeting Intas Project 1994-1414» (1998); «30th Intern. Geol. Congress» (1996); «15 Симпозиум по геохимии изотопов» (1998); «Metallogeny of the Pacific Northwest: tectonics, magmatism and metallogeny of active continental margins» (2004); на всесоюзных совещаниях и конференциях: «IV Всесоюз. конф. по минералогии, геохимии, генезису и комплексному использованию вольфрамовых месторождений СССР» (1981); «Комплексное использование вольфрамовых месторождений в СССР» (1986); V и VI Всесоюзных совещаниях по термобарогеохимии (1976; 1978); всероссийских совещаниях: «Рудные формации структур зоны перехода континет-океан» (1988); «Рудные месторождения Дальнего Востока – минералогические критерии прогноза, поисков и оценки» (1991); «Геология, минералогия и геохимия месторождений благородных металлов Востока России и новые технологии переработки благороднометального сырья» (2005); «Рудогенез и металлогения Востока Азии» (2006).

Научные отчеты и информационные записки по материалам исследований с рекомендациями их использования при поисково-разведочных работах и оценке перспектив рудных тел, рудопроявлений и месторождений с вольфрамовой (шеелитовой) минерализацией в разное время были переданы в ПГО «Примгеология», Приморский ГОК, Таежную экспедицию.

Исследования по рассматриваемой теме в разное время были поддержаны грантами РФФИ (№ 95-05-14648; № 96-05-64440; № 04-05-65270; № 01-05-96903; № 04-1-ОНЗ-111), проектами ДВО РАН (№ 04-3-А-08-018; № 05-3-А-08-026; № 06-05-96084) и Администрации Приморского края (№ 12-107-2).

Работа выполнена в лаборатории металлогении рудных районов Дальневосточного геологического института ДВО РАН. Исследования автора по теме диссертации начинались под руководством к.г.-м.н. Г.Н.Степанова, продолжилось членами-корреспондентами АН СССР Е.А.Радкевич и А.Д.Щегловым и заведующим лабораторией металлогении рудных районов д.г.-м.н. В.Г.Гоневчуком. Формированию научных взглядов автора способствовали совместная работа и общение с В.С.Антипиным, Н.С.Бортниковым, В.В.Владимировым, И.Н.Говоровым, С.С.Зиминым, А.Э.Изохом, В.Г.Сахно, А.М.Смирновым, В.П.Уткиным, А.И.Ханчуком, Л.Н.Хетчиковым, В.Г.Хомичем, А.С.Щекой. В сборе каменного материала в разное время оказывали содействие коллеги производственных организаций А.В.Анахов, А.Я.Гааз, А.С.Гонохов, Ю.Т.Гурулев, В.П.Земцов, С.В.Коваленко, П.В.Кораблинов, В.М.Лосив, Ю.И.Максименко, А.П.Матюнин, А.Н.Найденов, В.Н.Оковитый, Ф.И.Ростовский, А.Е.Шелехов и многие другие. Автор выражает искреннюю признательность и благодарность своим коллегам по институту и других научно-исследовательских подразделений О.В.Авченко, В.А.Амузинскому, Г.А.Валуй, В.В.Голозубову, Б.Л.Залищаку, А.И.Игнатьеву, В.Т.Казаченко, П.Г.Коростелеву, А.М.Кокорину, Н.Н.Круку, Г.Б.Левашеву, Г.Г.Лихойдову, В.А.Пахомовой, Л.П.Плюсниной, А.В.Прокопьеву, С.М.Родионову, С.Н.Рудневу, Б.И.Семеняку, А.П.Смелову, Б.М.Тишкину, В.А.Трунилиной, О.В.Худоложкину и многим другим, чьи консультации помогли при написании работы и обсуждении дискуссионных вопросов.

«Рудная геология» - это наиболее древняя ветвь геологической науки, объект изучения которой - месторождение полезного ископаемого. Одна из наиболее важных проблем исследования месторождения - проблема его генезиса. Накопление большого объема информации по этой проблеме привело к необходимости использования «системного анализа», позволяющего рассматривать сложные природные геологические объекты - месторождения как рудно-магматические системы (РМС), в которых эволюция взаимосвязанных, неразрывных процессов петрогенезиса и эндогенного рудообразования, приводит к концентрированию рудного вещества. Разноранговые модели таких РМС широко используются при металлогенических исследованиях рудных районов, что нашло свое отражение в большом числе публикаций («Магматогенно-рудные системы», 1986; Коваленко и др., 1988; «Рудообразование и генетические модели …», 1988; «Рудные формации вулканоплутонических поясов …», 1989).

При изложении в работе характеристик месторождения в ранге «рудно-магматическая система» автор придерживался следующих принципов и терминологии.

Геологическая система - это «совокупность элементов с максимальной адекватностью отражающая объективную реальность» (Шарапов, 1977). В решении вопросов металлогенического плана автором приняты понятия «рудно-магматическая» или «магматогенно-рудная» система (Ивакин, 1973; Домарев, 1977; Романовский, 1979; Сухов, 1981; Бакулин, 1991). Рудно-магматическая система (РМС) или магматогенно-рудная система представляют собой закономерно развивающуюся в пространстве и времени геологическую систему, исходной причиной развития которой является магматический процесс, основным следствием – формирование в течение гидротермального процесса рудных залежей» (Магматогенно-рудные системы, 1986. с.151).

Под рудообразующей (локальной) системой автором, в соответствии с представлениями В.И. Смирнова (1989) и учетом дополнений Г.Л.Поспелова (1962), М.И.Ициксона (1973; 1979), Г.М.Власова (1979; 1981), Ю.И.Бакулина (1991), принято за основу ее определение как «совокупность взаимосвязанных геологических процессов, обстоятельств и обстановок, определяющих условия формирования рудных месторождений». Основными элементами системы являются: 1 - область генерации и фракционирования расплавов (экстрагирования рудных элементов); 2 - область переноса рудного вещества; 3 - область концентрирования (отложения) рудного вещества.

Наиболее доступны для изучения первый и третий элементы: первый - характеризует магматический, а третий – постмагматический (пневматолито-гидротермальный) этапы формирования РМС. Для определения «ранга» систем автором используется классификация, предложенная Г.М.Власовым и усовершенствованная В.Г.Гоневчуком (2002), где рудный район рассматривается как «локальная генетическая РМС I-ранга», рудный узел – II ранга, месторождение – III-ранга.

При разработке эталонных локальных РМС автор придерживается точки зрения В.А.Жарикова, считавщего, что определяющим в моделях скарновых месторождений является их генетическая связь с магматическими породами, которые служат «как источник тепла и растворов для контактово-реакционного взаимодействия, как источника вещества, необходимого для образования оруденения и скарнов» («Скарновые месторождения», 1968, с. 255). Используемый автором в моделировании локальных РМС комплексный подход, включающий геохимические, физико-химические, изотопные, экспериментальные и др. исследования, дает возможность оценивать объекты на новом качественно-количественном уровне.

При создании интегральной модели (по Л.Н.Овчинникову, 1988) применительно к «вольфрамоносной» РМС с месторождениями скарново-шеелит-сульфидного типа, автор придерживается определения «генетической модели» или модели «тектоногена» по Г.Н.Щерба (1970), иерархически соответствующую параметрам рудного района.

I.2. Типизация вольфрамоносных рудно-магматических систем; состояние проблемы и выбор типовых объектов.

В представленной работе рассматриваются РМС Дальневосточного региона, эволюция которых в режиме трансформных окраин приводит к формированию месторождений со скарново-шеелитовой минерализацией – вольфрамоносная рудно-магматическая система. Разные типы вольфрамоносных РМС отражены в работах, рассматривающих вопросы классификации вольфрамовых месторождений на генетической, минералогической геохимической и рудноформационной основе, вопросы закономерности их размещения в структурах земной коры и вопросы их связи с определенными стадиями орогенного процесса. К числу таких публикаций относятся работы А.М.Быбочкина, Р.М.Константинова, Б.С.Розова, В.И.Коваленко с соавторами, Ф.Р.Апельцина, В.К.Денисенко, Е.А.Радкевич, Ю.Г.Иванова, М.М.Повилайтис, А.Д.Щеглова, Д.О.Онтоева, Д.В.Рундквиста, В.М.Бороданова, В.Н.Воеводина, В.Т.Покалова, И.Н.Томсона, Г.Ф.Ивановой, Ю.И.Бакулина, С.Г.Соловьева, С.М.Родионова и многих других исследователей.

В работах Х.М.Абдулаева, Л.И.Шабынина, Д.С.Коржинского, В.А.Жарикова, Д.К.Власова, И.Н.Говорова, В.Ф.Чернова, В.И.Иващенко, Б.И.Омельяненко, Г.П.Зарайского, В.И.Рехарского, Е.Н.Граменицкого, О.В.Брызгалина, В.Б.Наумова, Р.П.Рафальского и многих других исследователей разработаны и рассмотрены основополагающие вопросы образования скарнов при взаимодействии магматических расплавов и гидротермальных флюидов с вмещающими породами, их петрологическая и «рудная» специфика, а так же физико-химические условия образования скарнов и слагающих их минералов.

В качестве эталонных - типовых объектов исследования автором выбраны РМС наиболее хорошо изученных скарново-шеелит-сульфидных месторождений Лермонтовского, Восток-2 (Приморский край) и Агылки (Якутия, республика САХА). Эти месторождения относятся к одному генетическому (скарновому по В.А.Жарикову, 1968) и рудноформационному (полиметаллически-вольфрамовому по Ф.Р.Апельцину, 1980) типам. Месторождения близки по минеральному составу, но различаются по петрохимическим особенностям магматических пород и количественному соотношению вольфрамовой и сопутствующей - медной минерализации (W : Cu = 10:1; 1:1; 1:20 соответственно). Сведения по геологии, магматическим и метасоматическим породам, рудам, минералогии и генезису этих месторождений с разной степенью детальности приведены в работах Г.Н.Степанова, В.А.Амузинского, Д.А.Дорофеева, В.С.Иванова, Ю.Г.Иванова, В.Л.Ивановой, В.И.Найбородина, Б.Л.Флерова с соавторами, Н.А.Прок, М.Г.Руб с соавторами, В.С.Кудрина и М.А.Кудриной, Г.Б.Левашева, Я.В.Яковлева, Л.Н.Хетчикова с соавторами, Р.Ш.Крымского с соавторами, А.Е.Силаева, Н.С.Герасимова с соавторами и др. В то же время недостаточно освещены многие вопросы эволюции РМС со скарново-шеелитовой минерализацией, в том числе применительно к рассматриваемым в работе регионам: их позиция в вольфрамоворудных поясах и районах; последовательность и интенсивность проявления магматических и рудно-метасоматических процессов; соотношение шеелитового и сопутствующего оруденения в процессе эволюции РМС; взаимоотношение скарново-шеелитовой минерализации с минерализацией других генетических (гидротермально-грейзеновых) и промышленных (штокверковые) типов. Учитывая, что на базе месторождений Приморского края действуют горнодобывающие предприятия, предлагаемые автором модели их рудообразующих систем могут совершенствоваться и быть использованы как эталонные при поисках, разведке и оценке перспектив слабо изученных объектов региона.