УДК 553.21/.24:553.3/.4
РЕДОКС-ПРОБЛЕМЫ "МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКОЙ СПЕЦИАЛИЗАЦИИ" МАГМАТИТОВ И ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО РУДООБРАЗОВАНИЯ
© 2011 г. И. Н. Кигай
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН Старомонетный пер., 35, Москва, 119017, Россия; e-mail: kigai@igem.ru Поступила в редакцию 16.08.2010 г.
Получена после доработки 14.11.2010 г.
Рассмотрены история и современное состояние проблемы металлогенической специализации магм. Особое внимание уделено различным аспектам влияния на рудообразование окислительно-восстановительного состояния магм (логическое продолжение работ С. Исихары), флюидов и вмещающих пород. Эти вопросы в недостаточной степени рассматривались ранее и не стали достоянием широкого круга исследователей рудных месторождений. Обсуждены различные возможные варианты рудообразу-ющих редокс-процессов для разных типов месторождений, охватывающих гранитофильные (Ta, Sn, W, Mo, Be) и базитофильные (Au, Ag, U, Cu, Zn, Pb, As, Sb, Hg) металлы, соответственно, корового и мантийного происхождения. На основе анализа геологических данных, в том числе приведенных в публикациях последних 30 лет, показано, что окислительно-восстановительное состояние металлоносных магм оказывает в большинстве случаев решающее влияние не только на рудопродуктивность потенциально рудоносных магматических комплексов, но и на формы ее проявления, а редокс-состояние флюидов — на формы переноса и отложения металлов. Рассмотрены различные механизмы влияния углеводородов рудовмещающих осадочных пород и газообразных продуктов их пиролиза на рудоотложение различных металлов. Знание этих механизмов может оказать помощь при прогнозировании оруденения благородных, радиоактивных и халькофильных металлов.
О МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКОЙ СПЕЦИАЛИЗАЦИИ МАГМ
Для собственно магматических месторождений связь медно-никелево-платиноидных месторождений с габбро-норитами или коматиитами, а хромитовых с дунитами не подвергается сомнению, если не считать механизма накопления металлов в первых, и продолжающейся дискуссии относительно магматического или метасоматиче-ского образования хромитов для вторых. Хорошо известна ассоциация месторождений циркония, ниобия, тантала и редкоземельных элементов с комплексами щелочных базит-ультрабазитовых пород и карбонатитов, а также алмазов с кимберлитами и лампроитами. Поэтому рассматриваемый вопрос металлогенической специализации магм ограничен здесь в основном гидротермальными месторождениями, связанными с известко-во-щелочным магматизмом складчатых коллизионных областей и внутриплитных зон активизации континентальных плит.
К истории вопроса о металлогенической специализации магм
За последние 30 лет, благодаря развитию геодинамики, петрологии, геохимии элементов и изотопов, экспериментальных исследований и аналитической техники, разработка проблем рудообразования в зна-
чительной мере продвинулась вперед. Ранее были распространены представления о том, что металло-носность магм должна проявляться в нарастании содержаний соответствующего рудного компонента в последовательных дифференциатах магматических комплексов, приводящем в итоге к формированию обогащенных металлами флюидов и рудообразова-нию (см. Ляхович, 1974). В какой-то мере, хотя с некоторыми дополнениями и поправками, эта точка зрения нашла отражение в коллективной публикации московских петрологов (Коптев—Дворников и др., 1960). Однако эти предположения в полной мере оправдались только для олова в известково-щелоч-ных гранодиорит-гранит-лейкогранитных комплексах, для бора и для магматического тантал-ниобиево-го оруденения (с попутными 8п, ^ Ы) в литий-фтористых гранитах и пегматитах. Действительно, продуктивными на олово оказались многие гранито-идные комплексы разного возраста (от протерозоя до кайнозоя), в которых среднее содержание 8п в многофазных гранитоидных комплексах превышало 10 г/т, а в поздних фазах увеличивалось до 30—50 г/т и более (Коптев—Дворников и др., 1960; Барсуков, 1974; Геодинамика..., 2006). В то же время для неоловоносных гранитов характерны содержания 8п, не превышающие 5 г/т (Коптев—Дворников и др., 1960 и др.). Борная минерализация не генерируется гра-нитоидами, содержание бора в которых менее 12 г/т, тогда как с гранитоидами, содержащими более 25—30 г/т бора, ассоциированы месторождения боратов,
боросиликатов и бороалюмосиликатов (Александров и др., 1968).
Подобная тенденция оказалась нетипичной для большинства интрузивных комплексов, продуцирующих вольфрамовые и молибденовые месторождения (Коптев—Дворников и др., 1960; Иванова, Бутузова, 1968; Шеремет, Козлов, 1981; Ляхович, 1989). Так, например, по данным
A.М. Борсука (1979), молибден-вольфрамовое оруденение известного скарнового месторождения Тырны-Ауз на Северном Кавказе связано с поздними дифференциатами неоген-четвертичных гранитоидных комплексов, бедными молибденом, но обогащенными оловом. При этом содержание Mo закономерно уменьшалось в ряду дифференциатов к поздним лейкократовым рудоносным на молибден конечным членам комплексов. Содержание олова в этом же направлении нарастало до уровня выше 10 г/т (рис. 1), но это не привело к созданию сколько-нибудь значительной оловянной минерализации, а обнаруженный в рудах Тырны-Ауза касситерит представляет чисто минералогический интерес. Анализ обширного материала по вольфрамоносным и безрудным гранитоидам России, Казахстана и Узбекистана, выполненный В.В. Ляховичем (1989), показал, что содержание W в вольфрамоносных гранитах может быть как высоким (9.2 г/т), так и низким (1 г/т), а в невольфрамоносных гранитах — как низким (0.7 г/т), так и сравнительно высоким (3.8 г/т).
Увеличение содержания олова в процессе дифференциации магматических комплексов наблюдается и в базитах. Это привело некоторых исследователей (Барсуков, Бакулин и др., 1985; Некрасов, 1984; Shcheglov, 1991) к гипотезе о возможности генетической связи оловянного ору-денения не только с гранитами, но и с базитовыми мантийными источниками. Однако связь оловянных руд с коровыми гранитными источниками подтверждается всеми накопленными в мире петрологическими и геохимическими данными и доказывается полным отсутствием месторождений олова в регионах развития океанической коры.
B.И. Коваленко (1988) отметил тенденцию обогащения оловом базитов при дифференциации, но полагает, что они не смогли стать рудоносными на олово из-за недостаточной концентрации этого элемента в источнике — в мантии.
Из месторождений, генетически связанных с базитами, только на двух известны промышленные содержания олова. Это сульфидные месторождения Салливэн (Sullivan) в Канаде и Нэвеш-Корву (Neves Corvo) в Португалии. Эти месторождения образованы непосредственно на сиали-ческой континентальной коре, в которой могли формироваться и оловоносные гранитоиды. При этом Салливэн — стратиформное полиметаллическое месторождение типа SEDEX (sedimentary-
Mo-W руды
Относительный возраст пород
Рис. 1. Эволюция концентраций молибдена и олова в серии последовательных неоген-четвертичных магматических пород Северного Кавказа, по А.М. Борсу-ку (1979).
exhalative), залегающее в метаосадочных породах и отличающееся от других месторождений этого типа интенсивной турмалинизацией вмещающих пород, развитие которой началось раньше отложения колчеданных руд (Jiang et al., 1998). А турмали-низация является самым характерным предруд-ным изменением вмещающих пород большинства крупнейших оловорудных месторождений мира.
Месторождение Нэвеш-Корву расположено в португальском отрезке пиритового пояса Иберийского п-ова и является вулканогенно-эксга-ляционным месторождением типа VHMS (volca-nics-hosted massive sulfide). Оно формировалось на сиалической коре при участии бимодального вулканизма с риолитовыми и дацитовыми компонентами, присутствие которых делает возможным предположение о наличии на глубине гранитного интрузива. На этом месторождении под колчеданными осадочными залежами вместо типичных для колчеданных месторождений воронкообразных тел серицитовых метасоматитов развиты такой же формы тела вкрапленных и подчас очень богатых (десятки процентов Sn) массивных касситеритовых руд в хлоритизированных вмещающих породах (Relvas et al., 2006).
В специфической обстановке небольших эпи-кратонных морских бассейнов, характерной для формирования месторождений Салливэн и Нэ-веш-Корву, окисление олова до Sn4+ вполне могло быть осуществлено сульфатами циркулирующей в толще осадков и вулканитов морской воды (Heinrich, 1990).
В связи с тем, что металлогеническую специализацию магматических комплексов на большинство халькофильных металлов обнаружить не удалось, исследователи обратились к экспериментальному выяснению характера распределения
Главные признаки отличия гранитоидов ильменитового и магнетитового типов, по данным С. Исихары (Ishihara, 1981)
Признак Гранитоиды MT-типа Гранитоиды IL-типа
Содержание акцессорных магнетита или ильменита (об. %) Магнетит >0.1% Ильменит (± магнетит) <0.1%
Удельная магнитная восприимчивость >10-4 емв/г <10-4 емв/г
Fe2O3/FeO (мас. %) в лейкогранитах >0.5 <0.5
пт биотита <1.645 >1.645
>0 <0
^е/^е+М^)] биотита и амфибола в последовательных Понижается Повышается
дифференциатах при росте содержания SiO2 в породе
Примечание. Дополнительные признаки см. в тексте.
металлов между силикатными расплавами и отделяемыми от них флюидами. Опыты показали преимущественное разделение хлоридов Zn, Pb, Cu, W и Mo в пользу водных флюидов (Рябчиков и др., 1980, 1981; Хитаров и др., 1982; Candela, Holland, 1984; Эпельбаум, Салова, 1985; Салова и др., 1989 и др.). Среди указанных металлов своеобразным оказалось поведение вольфрама: флюиды, богатые хлором и фосфором, успешно извлекают его из магм, тогда как при фторидно-борном составе флюидов вольфрам предпочтительно остается в расплаве (Manning, Henderson, 1984). Это согласуется с геологическими данными, согласно которым на оловянных месторождениях, связанных с турмалиновыми гранитами, роль ранней грейзе-ново-вольфрамитовой минерализации всегда второстепенна или незначительна.
В связи с характерным для большинства прочих металлов
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.