ГЕОХИМИЯ, 2014, № 2, с. 158-177
РУДНАЯ МИНЕРАЛИЗАЦИЯ В ВУЛКАНИЧЕСКИХ ПОРОДАХ ПОДВОДНЫХ ВОЗВЫШЕННОСТЕЙ ЯПОНСКОГО МОРЯ
© 2014 г. Н. В. Астахова, О. Н. Колесник, В. Т. Съедин
Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН 690041 Владивосток, ул. Балтийская, 43 e-mail: nvast@mail.ru Поступила в редакцию 20.04.2011 г. Принята к печати 24.04.2012 г.
При электронно-микрозондовом изучении вулканических пород подводных возвышенностей Японского моря впервые обнаружены многочисленные включения мелких зерен металлов (Cu, Zn, Sn, Ni, Pb, As, Cr, W, Ti, Ta, Fe, Ag), главным образом в форме самородных элементов, интерметаллов, фосфидов, оксидов, сульфидов и сульфатов. Как правило, эти включения локализуются вдоль стенок микротрещин и пор или выполняют микропустоты, межзерновые пространства в основной массе и в породообразующих минералах. Учитывая, что самородные металлы, интерметаллические соединения и фосфиды являются индикаторами высокотемпературного газового флюида, можно предположить, что именно он является источником металлов.
Ключевые слова: базальты, цветные и благородные металлы, Японское море.
Б01: 10.7868/80016752514020034
Японское море входит в систему окраинных морей северо-западной части Тихого океана и располагается в зоне перехода океанической земной коры Тихого океана к континентальной коре Азиатского континента. Окраинные моря северо-востока Азии относятся к тектонически активному региону планеты с развитыми процессами рифтогенной деструкции земной коры и большим количеством вулканических построек на морском дне. В Японском море особый интерес представляют небольшие возвышенности вулканического происхождения, расположенные в глубоководных котловинах, и наложенные вулканические постройки в краевых частях крупных возвышенностей. При драгировании привершинных частей большинства этих структур совместно с вулканитами часто поднимали железо-марганцевые корки (ЖМК) мощностью от нескольких миллиметров до 20 см [1-6]. При детальном изучении ЖМК с помощью электронно-микрозондо-вого анализатора ЖА-8100 были обнаружены многочисленные включения зерен цветных, черных, благородных, редких металлов в виде самородных элементов, сульфидов, сульфатов, окислов и интерметаллических соединений [7, 8]. Источником их, вероятнее всего, являются глубинные мантийные рудоносные флюиды. Если это именно так, то действие подобных легкоподвижных газово-жидких флюидов, обогащенных рудными компо-
нентами и поступающих в результате поствулканических процессов, должно быть зафиксировано в виде минеральных фаз не только в ЖМК, но и во всех магматических породах, которые в основном слагают вулканические постройки. Для подтверждения этой гипотезы нами при помощи элек-тронно-микрозондового анализатора 1ХА-8100 были изучены аншлифы вулканических пород подводных возвышенностей Японского моря с целью установления в них включений рудных минералов.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Материалом для исследования послужили образцы магматических пород из коллекции отдела геологии и геофизики ТОИ ДВО РАН. Для изучения были отобраны образцы вулканических и интрузивных пород со следами вторичных изменений (ожелезнение, частичное заполнение пор ит.п.), поднятые на 5 подводных возвышенностях Японского моря (рис. 1). Три из них находятся в Центральной котловине, еще одна — в котловине Хонсю, последняя представляет собой наложенную постройку на северной оконечности возвышенности Южное Ямато.
Для детальных исследований взято 12 образцов магматических пород (10 — вулканиты, остальные — их интрузивные аналоги). Из них были изготовле-
43°
39°
35°
127°
131° 135° 139°
Условные обозначения
• Станция драгирования
магматических пород
— 1000 — Изобата, м
о Центральная котловина
© Котловина Хонсю
47°
43°
39°
35°
131° 135° 139°
Рис. 1. Карта-схема расположения подводных возвышенностей Японского моря.
ны петрографические шлифы и аншлифы, которые изучались, соответственно, под микроскопом и при помощи электронно-микрозондового анализатора JXA-8100 (JEOL Ltd., Япония) в аналитическом центре ДВГИ ДВО РАН. Следует отметить, что для полировки поверхности аншлифов применялись алмазные пасты различной размерности на органической основе. Пасты не содержат металлов в количествах, достигающих предела обнаружения
прибора — 0.01 вес. %. Электронно-микрозондовая съемка осуществлялась на энергодисперсионной приставке при ускоряющем напряжении 20 кВ, угле отбора излучения 45° с пользовательским (нев-строенным) набором эталонов. Количественный и полуколичественный анализ производился по процедуре PhyRoZ, являющейся стандартной программой энергодисперсионного анализатора Link ISIS. Для исследования образец напылялся
тонким слоем углерода. Объем области, в которой определяли химический состав, составлял 3—4 мкм, а размер рудных включений, как правило, — 1 мкм. Поэтому в результатах анализа в виде примеси обычно присутствовали элементы из окружающей матрицы или породообразующих минералов, захваченных в процессе элек-тронно-микрозондовой съемки. Рентгеновский спектр анализировался энергодисперсионным спектрометром и отображался на экране. С помощью программного обеспечения компьютер производил анализ спектра и указывал положения линий тех элементов, которые были программно обнаружены. Погрешность анализа не превышала 2 отн. %.
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВУЛКАНИЧЕСКИХ ПОРОД
Возвышенности глубоководных котловин Японского моря, а также наложенные постройки представлены небольшими положительными структурами (короткие хребты меридионального простирания, одиночные и сложнопостроен-ные горы вулканического происхождения обычно изометричной формы), размеры которых в основном не превышают первые десятки километров. Исследования, проведенные сотрудниками отдела морской геологии и геофизики ТОИ ДВО РАН, показали, что все возвышенности сложены различными по уровню кремнезема (от базальтов до трахириолитов) вулканическими породами, которые являются производными одной базальтовой магмы. Базальты резко преобладают среди вулканитов и составляют 80—90% объема поднятого материала [9, 10]. Образцы базальтов часто представляют собой фрагменты шаровой отдельности секториальной (клиновидной) формы со стекловатой коркой закаливания, что указывает на подводные условия формирования. Характерной особенностью пород является их высокая (до 40%) пористость [11, 12]. Более кремненасыщенные разности вулканических пород (трахиандезиты, трахиты, трахидациты и тра-хириолиты) распространены значительно слабее и, как правило, в котловине Хонсю. Базальты возвышенностей глубоководных котловин и наложенных построек обычно представлены порфировыми, редко — афировыми разностями. Количество порфировых выделений достигает 25— 30% объема породы (в основном — до 15%). По составу минералов-вкрапленников породы разделяются на 3 типа: 1 — оливин—плагиоклазовые базальты; 2 — плагиоклазовые ферробазальты; 3 — оливин—пироксен—плагиоклазовые базальты.
Оливин—плагиоклазовые базальты составляют 90—95% всех поднятых базальтов. Для них характерны преимущественно оливин—плагиоклазовый парагенезис минералов-вкрапленников с резко
подчиненным количеством хромистого клинопи-роксена, ильменита, алюмо- и хромшпинели, а также отсутствие магнетита во вкрапленниках. Базальты данного типа характеризуются порфировой и редкопорфировой структурой. Количество и соотношение минералов-вкрапленников в них сильно варьирует: от 12—15% (со значительным, а иногда преобладающим количеством оливина) до менее 3% объема породы (редкопорфировые разности, где оливин имеет резко подчиненное значение по отношению к плагиоклазу). Оливин вкрапленников соответствует магнезиальному хризолиту (коэффициент железистости f — 10.5—13.0) с высоким уровнем никеля (N1 — 1300—2600 г/т), а плагиоклаз — главным образом битовниту и основному лабрадору (Ап — 60—82%).
Плагиоклазовые ферробазальты имеют незначительное распространение. Этот тип базальтов резко отличается от оливин-плагиоклазовых разностей текстурно-структурными, минералогическими и химическими особенностями. Это мелкопористые (стекловатые на вид) породы с порфировой структурой гиалопилитовой и обычно гиалиновой основной массой. Количество пор не превышает 20% объема породы. Вкрапленники представлены, как правило, крупнопорфировым плагиоклазом (лабрадор и основной андезин), а также редкими мелкими зернами клинопироксена (титанистый или хромистый авгит) и рудного минерала (титанистый магнетит с содержанием ТЮ2 — 10—12 мас. %).
Оливин—пироксен—плагиоклазовые базальты
подобно плагиоклазовым ферробазальтам имеют незначительное распространение. Их характерной чертой является большое количество (до 25%) крупных минералов-вкрапленников, размеры которых достигают 1 см и более (обычно 2— 7 мм). Последние представлены оливином, пироксеном, плагиоклазом (лабрадор—битовнит) и титанистым магнетитом (ТЮ2 — 15—18 мас. %). Плагиоклаз среди порфировых выделений доминирует (45—55%), а оливин и пироксен находятся приблизительно в равных количествах, обычно с некоторым преобладанием последнего.
Присутствие в плагиоклазовых ферробазаль-тах и оливин-пироксен-плагиоклазовых базальтах, а также в более кислых вулканических породах минералов, характерных для оливин—плагио-клазовых базальтов, свидетельствует о том, что все вулканические образования возвышенностей глубоководных котловин и наложенных построек являются производными единой базальтовой магмы. Ее первичный состав, вероятнее всего, соответствует составу оливин—плагиоклазовых базальтов описанных морфоструктур [9, 10].
Преобладающая часть базальтов представляет собой единую, довольно выдержанную по химическим особенностям группу пород, обычно содержащих 46—49 мас. % 8Ю2. Базальты характе-
ризуются повышенным уровнем титанистости (как правило, ТЮ2 — 1.4—2.0 мас. %) и щелочности (№20 + К20 — 3.5—4.5 мас. % при значительной доли калия — 0.64—1.92 мас. % К20), а также высоким содержанием глинозема (А1203 — 17.5— 20.0 мас. %) и переменным, но в целом невысоким, — железа (обычно 7.5—10.0 мас. %), кальция (в основном 9.5—11.0 мас. %), магния (как правило,
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.