ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2009, том 51, № 6, с. 550-559
УДК 550.42
ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ СВИНЦА ПО ДАННЫМ высокоточного мс-1ср-м8-МЕТОДА И ИСТОЧНИКИ ВЕЩЕСТВА крупномасштабного БЛАГОРОДНОМЕТАЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ СУХОЙ ЛОГ (РОССИЯ)
© 2009 г. И. В. Чернышев, А. В. Чугаев, Ю. Г. Сафонов, М. Р. Сароян, М. А. Юдовская, А. В. Еремина
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Ж-17, Старомонетный переулок, 35 Поступила в редакцию 15.07.2009 г.
С помощью высокоточного метода изотопного анализа MC-ICP-MS с погрешностью ±0.02% (±28D по данным 120 анализов стандартного образца SRM 981) изучен изотопный состав 33 образцов сульфидов из рудных тел месторождения Сухой Лог. Месторождение находится на территории Бодайбинского золотодобывающего района в северной части Байкало-Патомского нагорья. Золоторудная минерализация локализована в черносланцевых породах верхнепротерозойского возраста. Сульфиды месторождения Сухой Лог показывают диапазон вариаций изотопных отношений Pb, в целом характерный для отдельных месторождений и рудных полей, на которых проявлены рудогенерирующие процессы фанерозойского возраста: значительный для 206РЬ/ РЬ (17.903-18.674), умеренный для (37.822-38.457) и относительно малый диапазон для отношения 207Pb/204Pb (15.555-15.679). На обеих РЬ-Pb-изотопныx диаграммах совокупность точек анализов пирита и галенита образует линейный тренд. Точки, отвечающие пириту из метасоматических руд, лежат в нижней левой части тренда. Галенит из поздних золото-кварцевых жил показывает более "радиогенный" изотопный состав свинца, а его точки преимущественно расположены в правой верхней части тренда. Крайние точки тренда, который интерпретируется как линия смешения, характеризуются по модели Стейси-Крамерса значениями ||2 = 9.6 и | = 13.2 и величинами модельного Pb-Pb-возраста 455 и 130 млн. лет соответственно. Изотопные характеристики рудного свинца, их соотношения в пирите и галените и наличие тренда смешения свинца различного состава четко увязываются с проявлением на месторождении Сухой Лог двух палеозойских этапов его формирования (447 ± 6 и 321 ± 14 млн. лет назад) и свидетельствуют о ведущей роли коровых источников, в качестве которых рассматриваются черносланцевые терригенно-карбонатные породы верхнепротерозойского возраста.
ВВЕДЕНИЕ
Проблема генезиса золоторудного гиганта - месторождения Сухой Лог в Бодайбинском рудном районе разрабатывается более 30 лет и остается дискуссионной в связи со сложностями решения главнейших вопросов - источников рудного вещества, возраста и природы процессов гидротермального рудообразования. Проявление промышленно значимой прожилково-вкрапленной золоторудной минерализации в известном Бодайбинском рудном районе, характеризующемся высоким уровнем россыпной золотоносности, во многом объясняется и описывается моделью метаморфогенно-гидротер-мального рудообразования (Буряк, 1982, 1987). Представления, соответствующие этой модели, сохраняются и развиваются значительной частью исследователей и в настоящее время. Однако геологические данные и использование нетрадиционных подходов М>-8г-геохронологии к определению воз-
Адрес для переписки: A.B. Чугаев. E-mail: chug@igem.ru
раста золоторудной минерализации позволили установить, что месторождение сформировалось значительно (примерно 150 млн. лет) позже проявления регионального метаморфизма позднерифейских терригенно-карбонатных комплексов региона (Ла-веров и др., 2007). В этой работе, во-первых, было показано, что рудосопровождающие метасоматиты в зонах основной прожилково-вкрапленной золоторудной минерализации и золотоносные кварцевые жилы связаны с разновозрастными гидротермальными событиями. Во-вторых, в результате изучения КЬ-8г-систем валовых проб рудных метасоматитов и гидротермального кварца были установлены такие важные характеристики источника рудного вещества, как начальные изотопные отношения 878г/868г.
Продолжая разработку проблемы происхождения месторождения Сухой Лог, нами сделан акцент на изучении изотопного состава свинца, который остается наиболее универсальным подходом при идентификации источников рудного вещества. Для ряда элементов таких, как, например 8г, Н, 8, давно
реализуемая в изотопных исследованиях погрешность измерения изотопных отношений на 2-3 порядка меньше масштаба их изучаемых природных вариаций. Это обеспечивает возможность наблюдения и использования малых вариаций изотопного состава элементов в целях генетических реконструкций. Для изотопов свинца соотношение "масштаб вариаций - погрешность измерения" на протяжении более 40 лет оставалось значительно менее благоприятным, вследствие ограниченной точности (±0.1-0.2%) применявшегося метода термоионизационной масс-спектрометрии (TIMS). Однако в последние годы в геохимии изотопов свинца, особенно в приложении к изучению рудных месторождений, открылись новые возможности благодаря высокоточному методу изотопного анализа свинца - многоколлекторной масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (MC-ICP-MS) (Rehkamper, Halli-day, 1998; Collerson et al., 2002; Чернышев и др., 2004, 2007; Kamenov et al., 2005). При использовании современного варианта метода MC-ICP-MS, а именно анализа свинца из трасированных таллием растворов с нормированием результатов всех текущих измерений изотопных отношений свинца по стандартному значению отношения 205Tl/203Tl, реализованная точность измерения изотопных отношений Pb (около ±0.02%) на порядок выше точности традиционно применяемого метода TIMS. Метод MC-ICP-MS существенно (в 5-10 раз по сравнению с TIMS) уменьшает масштаб неопределенности при сравнении изотопных характеристик свинца (в том числе Pb-Pb-модельного возраста) отдельных образцов, рудных тел и месторождений; позволяет надежно выявлять геохимически значимые тренды изотопной эволюции свинца; судить о гомогенности-гетерогенности изотопного состава свинца различных рудных объектов на уровне, близком к аналитической погрешности метода MC-ICP-MS. Эти принципиально новые возможности Pb-Pb-исследований с применением высокоточного метода MC-ICP-MS были продемонстрированы при изучении соотношения изотопного состава Pb магматических пород и золоторудной эпитермальной минерализации месторождения Лэдолэм в Папуа-Новой Гвинее (Kamenov et al., 2005) и при изучении Pb-Pb изотопной систематики руд колчеданных полиметаллических месторождений Урала (Чернышев и др., 2008).
В настоящей статье приводятся и обсуждаются данные систематического Pb-Pb-изотопного изучения сульфидных минералов из рудных тел месторождения Сухой Лог, выполненного на основе высокоточного метода MC-ICP-MS. Первые результаты этого исследования были представлены в работе одного из авторов настоящей статьи (Чугаев, 2007).
Развитие масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой привело к появлению и применению в геохимии изотопов свинца варианта этого метода, в котором использование растворов заменено лазерной абляцией (отбором) анализируемой пробы
из полированных образцов (LA-MC-ICP-MS) (Mathez, Waight, 2003; Meffre et al., 2008). В методе LA-MC-ICP-MS реализуется локальность и высокая производительность измерений, однако катастрофически снижается точность изотопного анализа. Как следует из опубликованных работ, уже только случайная погрешность сходимости результатов измерений внутри анализа (±2SE) для интересующих геохимию изотопных отношений 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb, 208Pb/204Pb при анализе сульфидов составляет в среднем ±0.5% (Meffre et al., 2008) и ±1.6% (Mathez, Waight, 2003). Существуют и другие источники погрешностей (долговременные случайные и систематические, обусловленные изобарными ин-терференциями, "матричным" эффектом, неизбежным при лазерной абляции применением "внешней" коррекции эффекта приборной масс-дискримина-ции, а также лазерным отбором пробы), которые были рассмотрены в работах (Пупышев, Сермягин, 2006; Чернышев и др., 2007; Mathez, Waight, 2003). Поэтому реальная полная погрешность метода LA-MC-ICP-MS для изотопных отношений 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb, 208Pb/204Pb заведомо более ±0.5% и может достигать 1-2%, что в 2-5 раз превышает соответствующие погрешности метода TIMS и в 20-50 раз погрешности выше упомянутого высокоточного варианта метода MC-ICP-MS.
Упоминание о методе LA-MC-ICP-MS необходимо, поскольку в 2008 г. была опубликована статья (Meffre et al., 2008), в которой с помощью LA-MC-ICP-MS и LA-ICP-MS был проанализирован пирит из прожилково-вкрапленной минерализации тех же рудных тел месторождения Сухой Лог, из которых отобраны образцы пирита, изученные в нашей работе. Общий размах вариаций изотопных отношений свинца в пирите из метасоматических руд, по данным С. Меффре с соавторами (Meffre et al., 2008), намного больше, чем установленный в нашей работе. Реальная картина вариаций изотопных отношений и соответствующие геохимические корреляции завуалированы большими аналитическими погрешностями измерений. Особенно это критично для изотопного отношения 207Pb/204Pb, которое характеризуется наименьшими природными вариациями. Разброс значений этого отношения в пирите месторождения Сухой Лог, по данным (Meffre et al., 2008), в 6 (!) раз выше, чем был установлен нами в настоящей работе. В результате на диаграмме 206Pb/204Pb-207Pb/204Pb точки анализов, опубликованных в работе (Meffre et al., 2008), образуют широкую область, перекрывающую изотопные характеристики не только различных коровых, но и мантийных резервуаров. Неоднозначность генетической интерпретации этих данных, обусловленная большими аналитическими погрешностями, очевидна. По этой же причине их совместная интерпретация с приводимыми ниже нашими данными невозможна.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Принципиальным элементом в применяемом нами методе MC-ICP-MS-изотопного анализа из растворов является корректирование результатов всех текущих в анализе измерений интенсивностей ионного тока изотопов свинца на эффект масс-дискри-минации путем нормирования этих результатов по одновременно измеряемому в каждом масс-спектре стандартному изотопному отношению 205Tl/203Tl. Детальное обоснование ана
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.