ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2008, том 50, № 5, с. 459-480
УДК 553.435
ТАЛГАНСКОЕ КОЛЧЕДАННОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ - ПРИМЕР
ПОДПОВЕРХНОСТНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РУД ИЗ МАГМАТОГЕННОГО ФЛЮИДА (ЮЖНЫЙ УРАЛ, РОССИЯ)
© 2008 г. Е. Е. Амплиева
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Ж-17, Старомонетный пер., 35 Поступила в редакцию 20.05.2008 г.
Проведено изучение последовательности формирования рудных тел Талганского колчеданного месторождения, морфологии сульфидных залежей, минерального состава и текстурно-структурных особенностей руд, химического состава минералов, изучены флюидные включения и соотношение стабильных изотопов (S, С, О) в сульфидах и карбонатах пород и руд. Месторождение локализовано в пределах Узельгинского рудного поля в северной части Магнитогорской мегазоны. Сульфидная залежь приурочена к верхам кислой толщи среднедевонской базальт-андезито-базальтовой-риода-цитовой карамалыташской свиты. Рудные тела - неправильные линзы, залегающие согласно с вмещающими породами. Основные рудообразующие минералы - пирит, халькопирит, сфалерит и блеклая руда; второстепенные - галенит, борнит, гематит. На Талганском месторождении установлены признаки подповерхностного (subsea-floor) формирования залежи, роль экрана выполняют: прослои карбонатов и риолитов вдоль кровли рудных тел, а также толща надрудных известняков. Не выявлена зональность в распределении типов руд, характерная для колчеданных месторождений. Изучение флюидных включений показало, что температура гидротермальных растворов изменялась от 110 до 375°С. Величины 534S%e сульфидов из руд варьируют в следующих пределах: от -2.4 до +3.2%е - для пирита; от -1.2 до +2.8%е - для халькопирита; от -3.5 до +3.0%е - для сфалерита (CDT). Соотношение серы в сульфидах практически соответствует магматической сере и не содержит заметной доли сульфатной серы. Величины 513С карбонатов изменяются от -18.1 до +5.9%е (PDB). Значения 518О карбонатов варьируют от +13.7 до +27.8%е (SMOW). Изотопные составы О и С карбонатов из руд и вмещающих пород значительно отклоняются от поля морских карбонатов, изотопный состав С во флюиде соответствует глубинному источнику углерода. Полученные данные свидетельствуют об отложении основной массы полисульфидных руд Талганского месторождения под поверхностью дна палеоокеана. Функционирование рудообразующей системы было недолговечным - не произошло формирование зональных рудных тел. Главенствующая роль в мине-ралообразовании принадлежит магматическому флюиду.
ВВЕДЕНИЕ
Талганское колчеданное месторождение, открытое в 1971 г. Ю.С. Емельяновым, Г.В. Петровым и В.М. Седовым, располагается в Верхнеуральском районе Челябинской области. Ближайшие населенные пункты - поселок Межозерный в 0.7 км к северо-востоку, село Карагайка в 12 км к востоку, города Учалы и Верхнеуральск, располагающиеся соответственно в 20 км к северу и 35 км к югу от месторождения.
Модели формирования колчеданных месторождений базируются на концепции субмаринно-го гидротермально-осадочного рудообразования. Предполагается, что месторождения этого типа образуются в результате деятельности конвективной гидротермальной системы. Главный компонент системы - морская вода, которая в процессе движения нагревается и взаимодействует с
Адрес для переписки: Е.Е. Амплиева. E-mail: Amplivea@igem.ru
вмещающими вулканическими породами. В результате образуется раствор, обогащенный металлами, извлеченными из пород. Далее горячий металлоносный флюид поступает в толщу холодной морской воды, происходит смешение, падение температуры и отложение колчеданных руд на поверхности морского дна непосредственно около выходов рудоподводящих каналов или на некотором удалении от них. Взаимодействие вновь поступающих растворов с ранее отложившимися сульфидами приводит к возникновению зональности в рудной залежи - в направлении кровли и флангов сульфидных тел уменьшается коэффициент Cu/(Zn + Pb) (Бородаевская и др., 1979; Смирнов 1982; Старостин, Игнатов, 1997; Франклин и др., 1984; Solomon, Walshe, 1979; Ohm-oto, Skinner, 1983; Lydon, 1988; Large, 1992). Подобные модели основывались на изучении древних колчеданных месторождений. Открытие современных "черных курильщиков" подтвердило эти гипотезы. Однако осаждение сульфидов из
гидротермальных растворов, поступающих непосредственно в толщу морской воды, не приводит к образованию крупных рудных залежей. Установлено, что 99% металлов, транспортируемых рудообразующим флюидом, рассеиваются в толще воды (Rona, 1984). Исследование строения современных и текстур и зональности древних колчеданных залежей выдвинуло на первый план предположение, что накопление сульфидов происходило за счет как осаждения на поверхности морского дна, так и за счет роста сульфидного холма изнутри. Это предположение повлекло за собой гипотезу формирования крупных залежей под поверхностью морского дна. Экранирующая поверхность препятствует рассеиванию металлов и определяет класс и размер месторождения. Отдельное месторождение или фрагменты рудного тела могут формироваться в результате комбинирования процессов на и под поверхностью морского дна. Существует несколько описаний крупных месторождений в современных и древних вулканических толщах, сформировавшихся под поверхностью морского дна (Goodfellow, Franklin, 1993; Gamberi et al, 1999). Опубликованы также примеры подобных месторождений в кислых вулканических толщах (Galley et al., 1993; Gibson, Kerr, 1993; Doyle, Huston, 1999; Hannington et al., 1999; Allen, 2001). Гипотеза подповерхностного формирования колчеданных месторождений находится в стадии становления и еще не существует жестких критериев для модели формирования месторождений под экранирующей толщей. Сравнительный анализ колчеданных объектов и признаков формирования сульфидных руд на и под поверхностью морского дна приведен в работе (Doyle, Allen, 2003).
С целью уточнения гипотезы формирования и условий рудолокализации Талганского колчеданного месторождения проводились исследования морфологии рудных тел, химического и минерального состава руд и их текстурно-структурных особенностей, химического состава минералов, флюидных включений, изотопного состава сульфидов и карбонатов из вмещающих пород и руд. Эти данные использованы для выяснения источников минералообразующего флюида, условий и механизма колчеданообразования.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ
Талганское колчеданное месторождение залегает в Узельгинской вулкано-тектонической депрессии в северной части Магнитогорской мега-зоны, которая сформировавшейся в конце силура -начале девона в результате закрытия Уральского палеоокеана. Отражением субдукции стало развитие островных дуг: в силуре - Тагильской дуги, а в раннем девоне (в эмском веке) - энсиматиче-ской Ирендыкской дуги. Их образование сопро-
вождалось процессами внутридугового рифтоге-неза и задугового спрединга. В среднем девоне в тылу Ирендыкской дуги раскрывается морской бассейн (зона вторичного тыловодужного спрединга), в котором формируется рудовмещающая контрастная карамалыташская свита. В зоне распространения базальт-риолитового комплекса реконструируется гряда из вулканических построек. В ее осевой части выявлены базальтовые поднятия, склоновые части которых осложнены вулкано-тектоническими депрессиями, сложенными серией куполов кислых вулканитов и лав, в которых и локализованы колчеданные руды (Иванов и др., 1985, 1986, 2000; Пучков и др., 1999, 2001; Серавкин и др., 1999; Шарфман, 1989; Язева, Бочкарев, 1999; и др.).
Рудное поле сложено породами среднего и верхнего девона. Среднедевонские отложения представлены базальт-андезито-базальтовой-ри-одацитовой карамалыташской свитой (Б^^у^ и базальт-андезит-дацитовой и вулканогенно-оса-дочной улутауской свитой (б^у2); верхнедевонские отложения - вулканогенно-осадочной кол-тубанской свитой (В31г).
В строении месторождения участвуют три ли-тологические толщи (снизу вверх): подрудная -базальтовая, рудовмещающая - риолит-дацито-вая, надрудная - осадочная (фиг. 1).
Подрудная толща состоит из миндалекамен-ных гематитизированных, эпидотизированных базальтов и андезито-базальтов с тонкой неравномерной пиритовой вкрапленностью. Базальты часто неравномерно окварцованы хлоритизиро-ваны, карбонатизированы.
Рудовмещающая толща сложена породами кислого состава: крупно- и базокварцевыми рио-литами, крупнокварцевыми дацитами и андезито-дацитами, а также туфами, вулканомиктовыми конгломератами, гравелитами и песчаниками. Породы большей частью подвергнуты интенсивным гидротермальным изменениям: серицитиза-ции, хлоритизации окварцеванию, со стороны лежачего бока вулканиты превращены в серицит-хлоритовые и хлорит-серицит-кварцевые метасо-матиты. Вулканиты содержат вкрапленность пирита, халькопирита, сфалерита и галенита. Степень замещения этих пород сульфидами возрастает по мере приближения к рудным телам - от тонкой неравномерной пиритовой вкрапленности, редких мелких сфалерит-галенитовых агрегатов в кварц-карбонатых прожилках, халькопи-ритовых прожилков до полного замещения их массивными колчеданными рудами. Автором установлено, что характерной чертой сульфидной минерализации рудовмещающей толщи является преобладающая пентагон-додекаэдрическая форма кристаллов пирита. В висячем боку залежи в вулканических породах установлены мета-
55°
1 *> *> :> 2 "Нг^ 3 1! II II 4 Б а Л 5 ,__' 6
7
Фиг. 1. Геологическая карта Талганского месторождения (по данным Ю.С. Емельянова с изменениями), на врезке -географическое положение месторождения.
1-3 - улутауская свита (D2gV2): 1 - лавы, лавобрекчии, туфы андезит-дацитового и андезитового состава, 2 - пепловые туфы, 3 - известняки, известняковые брекчии; 4 - кремнистые сланцы мукасовского горизонта колтубанской свиты Фз&); 5 - габбро-диабазы, диабазы: а - субвулканические тела, б - субвертикальные дайки; 6 - тектонические нарушения; 7 - проекция контура крупных рудных тел на дневную поверхность.
соматические изменения и сульфидная минерализация, но в меньшей степени, чем в лежачем боку.
В толще кислого состава выделяются два ритма, каждый из которых начи
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.