УДК 550.42+553.4
ИСТОЧНИКИ ВЕЩЕСТВА И ФЛЮИДНЫЙ РЕЖИМ ФОРМИРОВАНИЯ КВАРЦ-КАРБОНАТНЫХ ЖИЛ НА МЕСТОРОЖДЕНИИ ЗОЛОТА СУХОЙ ЛОГ, БАЙКАЛО-ПАТОМСКОЕ НАГОРЬЕ © 2014 г. Е. О. Дубинина, А. В. Чугаев, Т. А. Иконникова, А. С. Авдеенко, А. И. Якушев
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН Старомонетный пер., 35, Москва, 109017, Россия; e-mail: elenadelta@gmail.com Поступила в редакцию 17.02.2014 г.
Комплексное изотопно-геохимическое (518О, 513С, 87Sr/86Sr, 143Nd/144Nd, состав РЗЭ) изучение минералов кварц-карбонатных жил и метаосадочных пород позволило установить источник вещества и оценить флюидный режим формирования минерализации малосульфидного золото-кварцевого типа на месторождении Сухой Лог. Для изотопно-кислородной термометрии кварцевых жил проведена калибровка эмпирической зависимости коэффициентов фракционирования изотопов кислорода между жильным кварцем и околожильными измененными породами. Температурный интервал изотопного уравновешивания кварца с измененными зонами околожильных вмещающих пород составил 380—190°C. Независимые оценки температуры, полученные по данному термометру, показывают, что жильный анкерит является как более ранним, так и более поздним по отношению к жильному кварцу.
Изотопная (5 С, 518О) систематика анкерита кварц-карбонатных жил, карбонатов рудовмещаю-щих сланцев хомолхинской и имняхской свит в пределах и за пределами рудных зон месторождения показывает, что в околожильных породах и жилах рудной зоны присутствует привнесенный карбонат, вероятным источником которого являются карбонатные толщи имняхской свиты. Состав РЗЭ жильного анкерита указывает на их перенос во флюиде в карбонатных комплексах. Поведение отношений Eu/Eu* и (La/Yb)n и содержания Mn в жильном анкерите характерны для кристаллизации анкерита в закрытой относительно флюида системе. С помощью изотопной Sr-Nd систематики установлено, что в формировании изотопных параметров жильного анкерита принимали участие метаосадочные вмещающие породы как имняхской, так и хомолхинской свит, контрастные по изотопному составу Nd.
Расчет отношений флюид/порода в процессе формирования околожильных изменений вмещающих пород проведен для двух вариантов термальной истории: с постоянным источником тепла под структурой Сухого Лога и при линейном остывании структуры. Рассчитанные эффективные интегральные отношения W/R находятся в интервале от 0.046 до 0.226 и указывают на образование жильных тел месторождения с участием флюида дегидратационной или метаморфогенной природы. Низкие отношения W/R противоречат механизму кристаллизации кварца кварц-карбонатных жил за счет пересыщения флюида относительно SiO2 на фоне снижения температуры. В качестве основного механизма нами рассмотрено формирование кварцевых жил за счет вариаций пересыщения флюида, вызванных перепадами давления ("pressure solution"). С этим предположением согласуются приведенные изотопно-геохимические характеристики околожильных пород на месторождении Сухой Лог.
DOI: 10.7868/S0869590314040037
ВВЕДЕНИЕ
Работа посвящена установлению источников вещества и оценке флюидного режима (температуры и отношения флюид/порода) в процессе формирования кварц-карбонатных рудных жил месторождения Сухой Лог, представленных минерализацией малосульфидного золото-кварцевого типа. Развитие крупных жильных тел, сложенных преимущественно кварцем, предполагает активное участие флюидной фазы. Вместе с тем существующие мнения об отношении флюид/порода при образовании месторождения, не
являются однозначными. Например, в работе (Пэк и др., 2011) проводились оценки отношения флюид/порода при рудообразовании на Сухом Логе по материальному балансу фиксации золота за счет изменения растворимости в условиях градиента температуры. Авторы получили отношение флюид/порода (W/R = 15.7) и пришли к выводу о высокой палеопроницаемости метаосадочных пород Сухого Лога. По мнению других авторов, отношение флюид/порода при развитии гидротермально-метасоматических процессов на месторождении было низким, хотя в этих работах не приводится точных величин W/R (Устинов
и др., 2007; Русинов и др., 2008; Кряжев и др., 2009; Иконникова и др., 2009, Дубинина и др., 2010).
Количественные оценки отношения флюид/порода имеют ключевое значение для Сухого Лога, как представителя объектов, на которых происходит формирование кварцевых жил при низком отношении флюид/порода (Yardley, 1975; Ramsay, 1980; Fisher, Brantley, 1992; Wangen, Munz, 2004 и др.). Это связано с проблемой транспортной роли флюидов дегидратационной или мета-морфогенной природы, участие которых признается в рамках основной концепции происхождения месторождения Сухой Лог (Буряк, 1982). В условиях, позволяющих конвекцию флюида, формирование крупных кварцевых жил обычно относят к деятельности циркуляционной гидротермальной системы, и в таких системах часто обнаруживается присутствие метеорных вод, фиксируемое по изотопному составу кислорода жильных минералов. Однако изотопно-кислородные данные для жильного кварца на Сухом Логе не показывают участия метеорного флюида (Устинов и др., 2007; Русинов и др., 2008; Кряжев и др., 2009; Иконникова и др., 2009), а палеоглу-бина формирования рудных тел месторождения (около 7 км, Вуд, Попов, 2006) исключает процесс конвекции (Wood, Walther, 1986).
Основным инструментом в установлении источников вещества и флюидного режима является изотопная геохимия. На месторождении Сухой Лог изучались разные изотопные системы, в разном объеме и с разной степенью детальности. Например, изотопно-кислородные данные для жильного кварца и вмещающих пород месторождения весьма ограничены (Distler et al., 2004; Устинов и др., 2007; Кряжев и др., 2009; Иконникова и др., 2009). Столь же малочисленны имеющиеся данные по поведению изотопных систем углерода и кислорода в карбонатах жил и вмещающих пород (Русинов и др., 2008, Distler et al., 2004). В работах (Устинов и др., 2007; Кряжев и др., 2009) приводятся отрывочные данные, показывающие близость по изотопному составу кислорода вмещающих пород (518О от 16.3 до 17.0%о, n = 4) и величин 518О жильного кварца. Авторы связывают весь диапазон формирования руд месторождения с участием единого водного флюида с постоянным изотопным составом кислорода (518О = +10.0 ± 0.5%, Устинов и др., 2007; Русинов и др., 2008), при этом отношение вода/порода в гидротермально-метасоматической системе месторождения ими оценивается как низкое. Однако здесь существует внутреннее противоречие. При низком отношении вода/порода изотопный состав кислорода флюида не мог оставаться постоянным на ретроградной стадии развития рудо-образующей системы, эволюция которой протекала в широком интервале температуры. В рабо-
тах (Устинов и др., 2007; Русинов и др., 2008) расчеты величин 518О флюида были проведены по термометрическим уравнениям кварц-вода с использованием средних значений температуры гомогенизации флюидных включений. Этот прием часто используется для кварц-сульфидных и кварцевых жил, в которых проведение изотопно-кислородной термометрии невозможно из-за отсутствия парного кислородсодержащего минерала, однако такие расчеты имеют высокую погрешность и не позволяют детализировать термальную историю рудных жил. Применение изотопной термометрии по минеральной паре Qz-Ank (Иконникова и др., 2009, Дубинина и др., 2010) показало, что величины 518О флюида, формировавшего кварц-карбонатные жилы месторождения могли изменяться от +12 до —1%о в температурном интервале от 400 до 110°C. Диапазон температуры оказался близким к таковому гомогенизации флюидных включений в жильном кварце (130—385°С, Distler et al., 2004), однако возможная асинхронность отложения кварца и карбоната и высокая погрешность термометра Qz-Ank требуют независимых термометрических оценок.
Изотопный состав серы сульфидов месторождения Сухой Лог изучался в значительном объеме (Буряк, Хмелевская, 1997; Distler et al., 2004; Русинов и др., 2008; Chang et al., 2008; Дубинина и др., 2010). Всеми авторами отмечалась неоднородность изотопного состава серы в пределах месторождения и связь ее изотопно-облегченных составов с рудными зонами. Точки зрения разных авторов на происхождение пространственной изотопной зональности серы сульфидов противоречивы. Среди основных факторов указывались вариации температуры при формировании сульфидов и поступление серы из эндогенного (мантийного) источника (Distler et al., 2004). Малые вариации величины 534S пирита в рудной зоне месторождения Сухой Лог (5.8—10.6%) и большие за ее пределами (12.5—21.6%), объяснялись присутствием в безрудных породах "тяжелой" серы морских сульфатов (Русинов и др., 2008). Не менее вероятным эти авторы считают, что вариации 534S обусловлены смешением серы из двух источников: осадочно-диагенетической серы и серы рудообразующих флюидов (Русинов и др., 2008). На месторождении выделяются разные морфологические типы пирита (Буряк, 1982; Large et al., 2007; Русинов и др., 2008; Chang et al., 2008), однако систематической связи изотопных характеристик серы с морфологическими типами пирита и принадлежностью к определенному этапу минерализации не наблюдается. При изучении изотопного состава серы пирита рудных жил и вмещающих пород (Дубинина и др., 2010) изотопно-тяжелые составы серы в пирите безрудных сланцев были отнесены к осадочному происхождению
сульфидов в терригенных толщах хомолхинской свиты и связаны с наличием положительной аномалии 534S морского сульфата на время осадкообразования (Chang et al., 2008; Strauss, 1999). Источником серы в рудных телах месторождения могли являться вмещающие породы, поскольку гомогенизация и изотопное облегчение серы пирита в рудной зоне могли возникнуть вследствие переноса и отложения сульфидов с участием флюида (Дубинина и др., 2010).
Как показало изучение Rb-Sr системы про-жилково-вкрапленных руд и кварцевых жил месторождения (Лаверов и др., 2007), мобилизация рудных компонентов на месторождении происходила из вмещающих пород и проявилась в двух палеозойских этапах (447 ± 5 и 321 ± 14 млн лет назад). На раннем этапе имело место гидротер-мально-метасомати
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.