ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2013, том 55, № 4, с. 282-294
УДК 550.42
ИЗОТОПНО-СВИНЦОВЫЕ РУДНЫЕ ПРОВИНЦИИ ВОСТОЧНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ И ИХ СВЯЗЬ СО СТРУКТУРАМИ РЕГИОНА (ПО ДАННЫМ ВЫСОКОТОЧНОГО MC-ICP-MS-ИЗУЧЕНИЯ ИЗОТОПНОГО СОСТАВА Pb)
© 2013 г. А. В. Чугаев, И. В. Чернышев, Н. С. Бортников, В. А. Коваленкер,
Г. Д. Киселева, В. Ю. Прокофьев
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Ж-17, Старомонетный пер., 35 Поступила в редакцию 14.12.2012 г.
Проведено изучение изотопного состава свинца 12 месторождений Восточного Забайкалья, различающихся типом и масштабом рудной минерализации. Полученные для них с помощью метода многоколлекторной масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой высокоточные РЬ-РЬ-данные позволяют выделить две крупные изотопно-свинцовые провинции, которые пространственно совпадают с двумя геотектоническими блоками — соответственно Западно-Становым и Аргунским. Различия в изотопном составе свинца месторождений этих двух изотопно-свинцовых провинций указывают на участие в рудообразующих процессах контрастных по своим геохимическим особенностям региональных источников вещества. Для месторождений южной окраины Западно-Станового блока, где преимущественно локализованы объекты с Аи и Мо оруденением, ведущая роль принадлежала смешанному источнику мантийного типа, тогда как источник свинца месторождений Аргунского блока по своим И-ТЬ-РЬ-изотопно-геохимическим характеристикам отвечает веществу континентальной коры орогенного типа.
DOI: 10.7868/S0016777013040035 ВВЕДЕНИЕ
Восточно-Забайкальский регион принадлежит к числу крупнейших металлогенических провинций России, где сосредоточены значительные промышленные запасы золота, полиметаллов, молибдена, вольфрама, олова и урана. На его территории выявлены и разведаны несколько крупных месторождений, таких, например, как: золото-серебряное Балейско-Тасеевское (Au — 480 т, Карелин, Томбасов, 2010), золоторудное Дарасун (Au > 200 т, Геологические ..., 1999), свинцово-цинковое серебросодержащее Нойон-Тологой (Pb — 920 тыс. т, Zn — 1090 тыс. т, Ag — 4 тыс. т, Чечеткин и др., 2011), вольфрам-молибденовое золотосодержащее Бугдаинское (Mo — 348 тыс. т, Pb — 40 тыс. т, Ag — 190 т, Au — 11.2 т, Коваленкер и др., 2011), группа месторождений урановорудного гиганта России — Стрельцовского рудного поля (U > 260 тыс. т, Наумов, 1993).
Восточное Забайкалье имеет сложное строение, обусловленное присутствием различных блоков докембрийской континентальной коры (террейнов), разделенных между собой офиоли-товыми сутурными зонами. Современный структурный облик этого региона был сформирован
Адрес для переписки: А.В. Чугаев. E-mail: chug@igem.ru
преимущественно в мезозойское время в результате закрытия палеозойского Монголо-Охотского океанического бассейна и коллизии СевероАзиатского и Сино-Корейского кратонов. Коллизионные процессы, согласно существующим геодинамическим реконструкциям, происходили в средне- и позднеюрскую эпоху (Зоненшайн и др., 1990; Гусев, Хаин, 1995; Парфенов и др., 2003).
Формирование Восточного Забайкалья как уникальной многометальной провинции, по мнению многих исследователей (Томсон и др., 1977; Рыбалов, 2002; Спиридонов, Зорина, 2006), связано с позднеюрским—раннемеловым постколлизионным этапом тектоно-магматической активизации региона. В этот период времени произошло заложение системы грабенов субширотного и северо-восточного простирания, в пределах которых был проявлен внутриплитный магматизм, обусловленный воздействием на докембрийский фундамент континентальной коры теплового потока мантийного плюма (Ярмолюк и др., 1995). Согласно последним геолого-генетическим моделям, рудная минерализация Восточного Забайкалья генетически связана с образованием и функционированием в это время разнообразных рудно-магматических систем (Рыбалов, 2002; Спиридонов, Зорина, 2006; и др.). При построе-
нии геолого-генетических моделей для месторождений этого региона одним из дискуссионных вопросов до сих пор остается природа источников рудных компонентов и их относительный вклад в формирование крупномасштабной минерализации различного типа и состава. Эффективным подходом в решении данного вопроса, как показывает мировой опыт исследований рудных месторождений, является применение методов изотопно-геохимического изучения вариаций радиогенных изотопов. К наиболее информативным среди них относится изучение изотопного состава обыкновенного свинца. Возможности Pb-Pb-ме-тода для целей идентификации источников рудного вещества показаны во многих работах. Важным направлением в современных Pb-Pb-изотопных исследованиях является изучение региональных закономерностей в изотопных характеристиках месторождений, приуроченных к отдельным ме-таллогеническим провинциям и(или) тектоническим блокам, поскольку изотопный состав Pb рудной минерализации отражает основные геохимические и геодинамические особенности геологических процессов, протекавших в их пределах. Тектонические блоки, в которых рудные объекты обладают схожими изотопными характеристиками свинца, рассматриваются P. Зартманом (Zartman et al., 1974) и вслед за ним другими исследователями (Шпикерман и др., 1993; Горячев и др., 2000; Чернышев, Шпикерман, 2001; Чернышев и др., 2008) как изотопно-свинцово-геохимические провинции. Выявление таких изотопно-геохимических провинций на основе сравнительного анализа изотопного состава Pb рудных месторождений на примере многометальной минерализации Восточного Забайкалья являлось основной целью настоящего исследования. Актуальность этой работы определяется продолжающейся в научной литературе дискуссией о возможных источниках месторождений Восточного Забайкалья с различным типом минерализации, что в большой степени обусловлено отсутствием для рудных объектов этой территории системных высокоточных Pb-Pb данных.
Опубликованные к настоящему времени Pb-Pb-данные для ряда месторождений Восточного Забайкалья были получены различными исследователями преимущественно в 60-80-е годы прошлого столетия, главным образом, с помощью традиционного метода термоионизационной масс-спектрометрии (TIMS) (Есиков и др., 1965; Плюснин, Санин, 1976; Фефелов и др., 1980; 1985; Плюснин и др., 1988; Berzina et al., 2011). Представленные в этих работах результаты показывают, что многометальная минерализация, проявленная в этом регионе, неоднородна по своим Pb-Pb-изотопно-геохимическим характеристикам. Наблюдаемые различия в изотопном составе Pb рудных объектов, по мнению исследователей,
определяются смешением в рудно-магматических системах свинца из разных источников, в качестве которых рассматриваются геохимические резервуары как мантийного, так и корового типов. Разногласия в геологической интерпретации изотопных данных, имеющихся в указанных работах, можно лишь частично отнести за счет различий геологических концепций, на которых основывают свои выводы авторы. Наиболее же вероятной причиной этого, как мы полагаем, является неопределенность (т.е. низкая точность) результатов масс-спектрометрических измерений, которая привела к существенным расхождениям значений изотопных отношений, полученных в разных упомянутых работах по одним и тем же рудным объектам. В оптимальных условиях погрешность измерения изотопных отношений обыкновенного Pb методом TIMS, независимо от типа масс-спектрометра, составляет около ±0.2%, однако может достигать 0.5% и более. В случае рудных объектов с довольно однородным изотопным составом Pb (особенно по отношению 207Pb/204Pb), к которым можно отнести большинство месторождений Восточного Забайкалья, такая точность оказывается недостаточной для надежного разграничения и геохимической идентификации их Pb-Pb-изо-топно-геохимических характеристик.
В настоящей статье представлены результаты первого систематического изотопно-свинцового изучения месторождений Восточного Забайкалья, различающихся типом и масштабом рудной минерализации, с применением высокоточного изотопного анализа свинца методом многоколлекторной масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (MC-ICP-MS).
ИЗОТОПНЫЙ АНАЛИЗ СВИНЦА МЕТОДОМ MC-ICP-МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
Метод высокоточного изотопного анализа Pb на основе MC-ICP-масс-спектрометрии, который был разработан сравнительно недавно (Rehkamper, Mezger, 2000; Thirlwall, 2000; Collerson et al, 2002; Чернышев и др., 2007), позволяет почти на порядок повысить точность измерения изотопных отношений свинца по сравнению с традиционным методом TIMS. Столь радикальное снижение погрешности в изотопном анализе достигается благодаря реализуемому в методе MC-ICP-MS новому подходу корректирования результатов измерения изотопных отношений Pb на эффект приборной масс-дискриминации. Этот подход заключается в нормировании измеряемых изотопных отношений Pb по стандартному отношению, в качестве которого используется отношение распространенностей изотопов таллия (205Tl/203Tl).
В настоящей работе применен вариант метода MC-ICP-MS, в котором ввод в горелку масс-спектрометра гомогенного моноэлементного (по Pb) раствора анализируемого образца осуществлялся с помощью кварцевой распылительной камеры. В этом варианте анализа свинца, известном как режим "мокрой" плазмы (wet plasma), достигается максимальная точность измерения изотопных отношений Pb, в отличие от методик, предполагающих ультразвуковые распылительные камеры или вариант отбора проб с использованием лазерной установки.
Изотопный анализ Pb выполнен в микропробах галенита, масса которых не превышала 0.3 мг. Микропробы были отобраны стальной иглой непосредственно из штуфных образцов или из полированных шлифов. В последнем случае процедура отбора обязательно сопровождалась оптическим контролем. Химическая подготовка галенита сводилась к растворению выделенного микрозерна в капле концентрированной (около 60%) дважды перегнанной азотной кислоты. После получения нитрата свинца приготавливался рабочий раствор 3% HNO3, в котором концентрация анализируемого элемента составляла около 200 нг/мл.
Масс-спектрометрические измерения изотопного состава Pb выполнены на многоколлекторном масс-спектро
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.