ГЕОХИМИЯ, 2003, № 1, с. 83-93
МИКРОСФЕРУЛЫ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ СТЕКОЛ
В ЗОЛОТЫХ РУДАХ
© 2003 г. М. И. Новгородова*, Г. Н. Гамянин**, Ю. Я. Жданов**, А. А. Агаханов*, Т. В. Дикая*
*Минералогический музей им. А.Е. Ферсмана РАН 117071 Москва, Ленинский просп., 18, корп 2. **Институт геологии алмаза и благородных металлов СО РАН 677891 Якутск, просп. Ленина, 39 Поступила в редакцию 16.05.2001 г.
В рудах золото-кварцевых и золото-кварц-сульфидных месторождений Нежданинское, Келлям (Якутия), Демократ (Аляска), Кокпатас (Узбекистан) обнаружены и изучены микросферулы алю-мосиликатных стекол с широким разбросом в содержаниях петрогенных компонентов и включениями стекла в стекле, подчеркивающими дискретность их состава. Их образование связывается с микровзрывными кавитационными явлениями в потоке вскипающих гетерогенизирующихся гидротермальных растворов.
Минеральные микросферулы, или шарики, самородных металлов (железа, золота, меди, цинка, кадмия и др.), оксидов (магнетита и поцита), силикатов, сульфидов и сульфосолей, обнаруженные в последние годы [1], рассматривались обычно как морфологические редкости или даже минералогические курьезы. Причины их образования трактовались по-разному. Для тех, что находились в россыпях, доказывалось космогенное происхождение, а для обнаруженных в рудах, прошедших механическую обработку в процессе дробления проб и выделения тяжелых фракций, - техногенное происхождение [2]. В тех редких случаях, когда удавалось найти минеральные микросферулы непосредственно в породах, оказывалось, что они свободно располагаются внутри мелких полостей, пустых или заполненных рыхлым минеральным веществом, представленным водосодержа-щими филлосиликатами (диккит, гидрослюды). Проведенные в свое время исследования шариков самородного цинка из пустот в гранитоидах [3] показали высокую вероятность их роста по механизму ПЖК (пар-жидкость-кристалл), т.е. кристаллизацию их из капель металлического расплава, формирующегося из легко летучих соединений цинка в составе послемагматических флюидов с низким окислительным потенциалом. Низкая температура плавления металлического цинка
(Т°л 419.5) не исключала такое предположение.
Проблема возникла, когда в мезотермальных золоторудных месторождениях, руды и околорудные метасоматиты которых формировались в среднетемпературных гидротермальных условиях, среди минеральных микросферул постоянно обнаруживались шарики тугоплавких металлов и
алюмосиликатных стекол. Загрязнение исследуемого материала космогенным или техногенным веществом исключалось по условиям отбора проб на глубинах до 700 м от поверхности и по итогам специально выполненных экспериментов [4]. Соответственно, вставал вопрос о том, связано ли появление в рудах гидротермального генезиса микросферул тугоплавких минеральных веществ с возникновением капель расплавов, и если да, то что явилось причиной резких флуктуаций температур. На первом этапе работы были сконцентрированы на исследовании микросферул алюмосиликатных стекол.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ЗОЛОТО-КВАРЦЕВЫХ РУД
Объектом исследования служили микросферулы алюмосиликатных стекол из золоторудных месторождений Нежданинское, Келлям (Якутия), Демократ (Аляска), Кокпатас (Узбекистан). Малосульфидные золото-кварцевые и золото-кварц-сульфидные руды этих месторождений жильного и прожилково-вкрапленного типа располагаются в углеродистых терригенных песчано-сланцевых (Нежданинское, Келлям) или осадочно-вулкано-генных (Кокпатас) толщах, метаморфизованных в фации зеленых сланцев. Золото-кварцевое месторождение Демократ на Аляске локализовано в жильных зонах среди метасоматически измененных березитизированных гранодиоритов с участками грейзенов. Вблизи контакта с золото-кварцевыми жилами с редкой вкрапленностью арсенопирита и висмутовых сульфосолей вмеща-
83
6*
Таблица 1. Химический состав (мае. %) гидрослюды и диккита из друзовых пустот с регенерированным кварцем (Нежданинское месторождение)
Минерал Место взятия Б102 А12О3 Р^Оз Mg0 СаО №20 К20 Н20 Сумма
Гидрослюда рудная зона 1, +1100 м 50.60 35.20 - 1.47 - - 5.64 5.89 98.80
рудная зона 1, +700 м 50.75 40.81 0.15 0.20 - - 3.77 4.81 100.49
жила № 6, +900 м 49.26 36.03 0.37 1.53 - 0.17 4.98 6.57 99.01
жильная зона 76,+600 м 49.31 38.90 0.22 1.21 - 0.19 2.53 6.67 99.03
Диккит рудная зона 32, +1100 м 47.42 38.38 0.64 - 1.46 - - 12.32 100.22
рудная зона 8, +800 м 47.55 37.55 0.49 0.24 2.35 - - 11.36 99.59
рудная зона 1, +100 м 48.34 39.01 0.25 - 0.12 - - 12.43 100.15
ющие породы турмалинизированы. В брекчие-видных по текстуре кварцевых жилах обломки турмалинитов сцементированы кварцем. Месторождение Демократ по типу золото-кварцевого оруденения сходно с Ключевским месторождением в Забайкалье.
Рудные тела в своем размещении контролируются региональными надвигами и глубинными разломами и их пересечениями.
Для рассматриваемых месторождений Якутии и Средней Азии характерно полиэтапное формирование руд, сопровождаемое внедрением внут-рирудных даек лампрофиров и диорит-порфиров.
При сходной для всех рассматриваемых месторождений последовательности формирования рудной минерализации от раннего комплекса слабо золотоносных пирит-арсенопиритовых ассоциаций к поздним продуктивным ассоциациям с кварцем и сульфидами РЬ, А§, БЬ, Си, они различаются по количественным соотношениям вкрапленной и жильной минерализации в балансе руд. Основную промышленную ценность для Кокпатасского месторождения представляют вкрапленные и про-жилково-вкрапленные руды, для других - жильные и прожилково-вкрапленные руды.
В золоторудных месторождениях, локализованных среди терригенных или осадочно-вулкано-генных толщ, первый этап представлен гидротер-мально-метаморфогенными убого-золотоносными кварцевыми жилами с содержанием сульфидов <0.1%. Во второй этап происходит метасоматиче-ское преобразование вмещающих толщ с образованием золотоносных березитов за счет существенной (до 15%) вкрапленности метакристаллов пирита и арсенопирита. Основная продуктивная минерализация сосредоточена в жильном материале, сложенном пирит-арсенопирит-кварцевой, халькопирит-сфалерит-галенитовой и тетраэд-рит-сульфоантимонитовой золотоносными ассоциациями. Третий этап связан с наложением на рудные тела двух предыдущих этапов молодого шребро-полиметаллического или сурьмяного оруденения, что сопровождается интенсивной коррозией, выщелачиванием и регенерацией ранних минералов.
На примере детально исследованного Нежда-нинского месторождения установлено, что руды были образованы при Т°С 175-360, Р 1.2-1.7 кбар при участии флюидов средней солености с Н20 > > С02 > СН4 = N > Н2Б, гетерогенизированных на две фазы - жидкую водно-углекислотную с К2, СН4, растворенными хлоридами и газообразную с преобладающими СО2 и СН4 [5]. Исследования состава стабильных изотопов привели к выводу о смешанном источнике флюидов, к магматоген-ной составляющей которых добавлялись компоненты, заимствованные из вмещающих пород, и метеорные воды [5].
УСЛОВИЯ НАХОЖДЕНИЯ И МОРФОЛОГИЯ МИКРОСФЕРУЛ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ СТЕКОЛ
Микросферулы стекол помимо тонких фракций из протолочек рудных проб были обнаружены непосредственно в образцах внутри мелких пустот в раннем кварце, нередко в зальбандах кварцевых прожилков на границе с метаморфи-зованными глинистыми сланцами. Характерной особенностью таких пустот на месторождении Нежданинское являются тонкопылеватые налеты углеродистого вещества и слюдистых минералов на стенках пустот и на всех минеральных образованиях внутри. Нередко такие пустоты почти целиком заполнены тонкочешуйчатой смесью гидрослюд и диккита, для которых был определен химический состав (табл. 1). Стенки пустот инкрустированы друзами регенерированного длин-нопризматического кварца, а на месторождении Демократ - помимо кварца, также щетками игольчатого турмалина и карбонатов. На Нежда-нинском месторождении в рыхлой массе глинистых минералов помимо микросферул алюмоси-ликатного состава были обнаружены шарики графита и галенита, а также нитевидный кварц и тончайшие иголочки сульфосолей, легко препарируемые вручную с помощью медной иглы под бинокуляром. Рост нитевидных и сферических минеральных образований происходил, очевидно,
Рис. 1. Микросферулы алюмосиликатного стекла. СЭМ
а, б - со сглаженно-увалистой поверхностью и вростками гидрослюды (Нежданинское); в, г - с газовыми камерами и налетами солей (Нежданинское); д - с блестящей поверхностью (Демократ); е - с газовыми камерами и солями на их стенках (Демократ).
в свободном пространстве, впоследствии частично или полностью заполненном рыхлыми водосо-держащими глинистыми минералами.
Размер микросферул алюмосиликатных стекол не превышает 0.15 мм, чаще составляет менее 0.10 мм.
В Нежданинском месторождении большинство стекловидных микросферул имеет идеально шаровидную форму с гладкой блестящей поверхностью; стекла бесцветные, дымчато-серые прозрачные и полупрозрачные. Небольшие искажения шаровидной формы обусловлены тонкими наростами и плавными углублениями неровных очертаний, со сталактитовидными наростами на поверхности микросферул (рис. 1а, 16). В прозрач-
ных сфероидах при 100-кратных увеличениях наблюдались газовые пузырьки. Число и размеры газовых камер разнообразны; единичные камеры могут занимать до 3/4 площади среза микросферулы. Чаще присутствуют разноразмерные камеры. Стенки газовых камер имеют пупырча-то-сталактитовидную поверхность. Во включениях в самом стекле наблюдались мельчайшие неправильной формы обломки кварца; в одном из них микрозондовым рентгеноспектральным анализом определены включения галенита. В алюмосиликатных микросферулах темно-серого цвета (месторождение Демократ) диагностированы округлые включения иоцита с небольшой примесью Сг и металлического железа.
.%
с.
а (м
О
Сх
К +
0
г
а
£
.%
с.
а (м
о
ад
0
и Рч
.%
с.
а (м
О
ад
16 14 12 10 8 6 4 2
70 60 50 40 30 20 10
0
50 40 30 20 10
О 1 □ 2 А 3 о 4 А 5 О 6
□ 7
о д
«о
о,оо
Iй" ¿п I
10 20 30 40 50
60 70 80 БЮ2 (мас.%)
о оо
0эп
=0ОО
О ,
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
БЮ2 + А1203 (мас.%)
□
0
10
20 30 40 50 60
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.