ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2009, том 51, № 4, с. 369-376
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 553.491:552.112
ФЛЮИДНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЛАТИНОМЕТАЛЬНЫХ РУД ЗАПАДНО-ПАНСКОГО РАССЛОЕННОГО ИНТРУЗИВА НА КОЛЬСКОМ ПОЛУОСТРОВЕ
© 2009 г. В. Ä. Нивин*, Ä. Ä. Кульчицкая**, Т. В. Рундквист*
*Геологический институт Кольского НЦ РАН 18420, Апатиты Мурманской обл., ул. Ферсмана, 14 **ИГМР НАН Украины 03142, Киев, пр. Палладина, 34 Поступила в редакцию 20.03.2008 г.
Изучено распределение летучих компонентов методом пиролитической газовой хроматографии в рудных горизонтах Западно-Панского расслоенного мафитового интрузива Кольской провинции. Установлено, что породы с Pt-Pd-оруденением, по сравнению с безрудными, характеризуются значительно более высокой флюидонасыщенностью, особенно содержаниями сероводорода, сернистого ангидрида и метана. По мере снижения температуры в рудно-магматической системе происходило повышение окислительного потенциала флюидной фазы. Платинометальная минерализация формировалась преимущественно на посткумулусном этапе с участием летучих компонентов при изменяющихся окислительно-восстановительных условиях среды.
Западно-Панский интрузив (ЗПИ) является центральным из трех крупных структурных блоков раннепротерозойского (2501-2447 млн. лет, Баянова и др., 1994) Федорово-Панского расслоенного мафитового комплекса в северо-восточной части Балтийского щита. Этот комплекс признан одним из наиболее перспективных в России объектов на пла-тинометальные руды малосульфидного типа (Митрофанов и др., 1999). ЗПИ преимущественно сложен мелко- и среднезернистыми габбро-норитами (Митрофанов и др., 2004 и др.). Рудная минерализация платино-палладиевой специализации сосредоточена в основном в двух расслоенных горизонтах: нижнем и верхнем.
Нижний расслоенный горизонт (НРГ) представляет собой пачку ритмично чередующихся линз и пластов мощностью от 7-10 см до нескольких метров, сложенных основными породами различного состава: габбро-норитами, габбро, норитами, анортозитами, плагиопироксенитами. В большинстве из них плагиоклаз, представленный лабрадором или битовнитом и обычно окрашенный в бурый цвет оксидами железа, является кумулусной, а в плагио-пироксенитах и меланократовых норитах - интер-кумулусной фазой. Энстатит и авгит могут находится как в кумулусе, так и в интеркумулусе. В отдельных локальных зонах появляются амфиболы -актинолит, чермакит, эденит и паргасит, иногда ассоциирующие с гранатом альмандинового состава. В небольших количествах в породах НРГ встреча-
Адрес для переписки: В.А. Нивин. E-mail: nivin@geok-sc.apatity.ru
ются также биотит, апатит, пренит, пумпеллиит, клинохлор, стильбит, альбит, калиевый полевой шпат. Рудная минерализация чаще всего связана с лейкократовыми разновидностями пород, однако четкого петрографического контроля оруденения не наблюдается. Сульфиды и ассоциирующие с ними минералы платиновой группы (МПГ) развиваются в интерстициях между зернами плагиоклаза вместе с кварцем, клиноцоизитом, амфиболами, биотитом. Размер сульфидных вкрапленников, обычно не превышающих 1-2% от объема породы, достигает первых миллиметров.
Породы верхнего расслоенного горизонта (ВРГ) во многом сходны с породами нижнего. В основании его залегает серия линз анортозитов и лейко-габбро, выше по разрезу - пачка переслаивающихся габбро-норитов, лейкократовых габбро и анортозитов. Эта пачка перекрывается породами оливинового горизонта, сложенного пластами и линзами троктолитов, оливиновых габбро-норитов, габбро-норитов и анортозитов. В ВРГ распространены также линзы средне- крупнозернистых лейкократовых норитов и габбро-норитов, мезократовых норитов, на отдельных локальных участках встречаются альбит-кварцевые и хлорит-эпидотовые ме-тасоматиты. В породах ВРГ наблюдается амфибо-лизация (актинолит, антофиллит, куммингтонит), соссюритизация и серицитизация плагиоклаза, хло-ритизация и окварцевание. Отмечено образование лизардитового бастита по энстатиту. Однако первичная структура магматической породы сохраняется в подавляющем большинстве случаев. Сульфидная минерализация с ЭПГ-оруденением в ВРГ
связана главным образом с анортозитами, а также с граничащими с ними породами - габбро-норитами, норитами.
Постмагматические минералы, с которыми в большинстве случаев ассоциируют сульфиды и связанные с ними МПГ, в породах обоих расслоенных горизонтов являются преимущественно продуктами автометасоматических преобразований (Рундк-вист, 1999).
Несмотря на сравнительно хорошую изученность геологии, петрологии и металлогении интрузива, многие вопросы, касающиеся последовательности, механизма и условий, в частности, флюидного режима, формирования рудоносных горизонтов и собственно оруденения, остаются неясными. Ранее уже предпринимались исследования распределения тех или иных летучих компонентов и связи их с рудной минерализацией в породах Федорово-Пан-ского комплекса. В частности, установлено, что оруденелые породы, по сравнению с безрудными, характеризуются повышенными содержаниями гелия и углеводородных газов, экстрагируемых при механическом измельчении образцов (Докучаева, Припачкин, 1993; Нивин и др., 2002), иногда азота и водорода (Докучаева, Припачкин, 1993), а также некарбонатной формы рассеянного углерода (Нивин и др., 2002). При термодегазации образцов рудоносные породы отличались повышенными концентрациями N2, СО, Б02 и СН4 в газах, экстрагированных в температурном интервале 800-1200°С (Ваганов и др., 2000), а плагиоклазы рудного горизонта - более высокой долей водорода (Орсоев и др., 1997). Предполагались также низкая, в целом, насыщенность летучими основного объема комплекса (Рундквист, 1999), эволюция состава газовой фазы магматической системы от С0-С02-водородной к существенно углекислотной при общем уменьшении содержания воды (Орсоев и др., 1997) и, напротив, смена окислительных свойств высокотемпературного флюида на восстановительные при снижении температуры (Волошина и др., 2004). В последнее время наметились предпосылки использования изотопного состава гелия и аргона в качестве геохимических индикаторов источников флюидных компонентов и условий формирования рудоносных горизонтов (Нивин и др., 2004).
В настоящей статье рассматриваются первые сравнительные данные по содержанию широкого спектра летучих компонентов, выделенных в процессе нагревания образцов рудоносных и безрудных пород ЗПИ (Нивин и др., 2005).
Описание используемой методики пиролиза опубликовано ранее (Кульчицкая и др., 1992). Особенности ее заключаются в следующем. Во-первых, продукты пиролиза не накапливаются в реакторе, а транспортируются газом-носителем из горячей зоны и собираются в криоловушке. Поэтому взаимодействие между компонентами газовой сме-
си сводится к минимуму. Во-вторых, все наиболее распространенные газообразные компоненты определяются из единой навески, на одном сорбенте и при помощи одного детектора. В-третьих, нагревание пробы производится ступенчато, с последовательным отбором продуктов пиролиза через определенные промежутки температуры, что позволяет проследить динамику газовыделения. Обычно навеску образца 0.3-0.6 г фракции 0.5-1 мм помещают в стеклянную ампулу-реактор и после устранения адсорбированного воздуха нагревают от 50 до 850, максимум 1050°С. Через каждые 200°С подъема температуры состав продуктов пиролиза анализируется на хроматографе. Метод пиролити-ческой газовой хроматографии позволяет зафиксировать даже незначительные изменения в составе летучих компонентов в пределах магматического комплекса. При отсутствии поступления компонентов в систему извне и автометасоматическом характере постмагматических изменений, учитывая дифференцированное распределение летучих элементов между минеральными видами при кристаллизации, валовый анализ должен отражать исходный состав газовых компонентов в расплаве. Применение ступенчатого отбора газовых продуктов при нагревании образца позволяет проследить изменение флюидного режима среды минералооб-разования в обратном порядке, по мере снижения температуры.
Описанным методом изучено 12 типичных образцов ЗПИ, краткая характеристика которых приведена в табл. 1. Следует отметить, что во всех изученных породах сохранились первично-магматические структуры - гипидиоморфнозернистая или пойкилитовая. Суммарное содержание постмагматических минералов в образцах не превышает 20% по объему. С некоторой долей условности породы разделены на рудные, слабо оруденелые и безрудные, содержащие, соответственно, >1, от 0.1 до 1 и <0.1 г/т металлов платиновой группы (ЭПГ). Концентрации летучих компонентов в образцах, суммированные по пяти температурным ступеням (250, 450, 650, 850 и 1050°С), представлены в табл. 2. Главной составляющей флюидной фазы (от 90 до 99% в мольном выражении) является вода. Далее, в порядке убывания, следуют Н2, Н28, С02, 802, СО, СН4 и К2. Кроме перечисленных постоянно присутствующих компонентов, иногда обнаруживаются в незначительных количествах оксиды азота, этан и этилен. Прямая зависимость содержаний газов и воды от степени постмагматических изменений пород не наблюдается. Слабая корреляция намечается лишь между концентрацией метана и содержаниями амфибола и соссюрита.
Рудоносные породы, в целом, отличаются более высокими концентрациями практически всех флюидных компонентов (фиг. 1). При этом максимальные различия между рудными и безрудными породами наблюдаются в содержаниях Н28, 802 и СН4,
Таблица 1. Краткая характеристика изученных образцов
№ Горизонт Порода Минералы (об. %)
образца кумулуса интеркумулуса постмагматические сульфиды
28-90 НРГ Норит1 среднезернистый ЭН (40) ПЛ (45) АМФ (9) СОС (5) (1)
25-209 » Габбро-норит1 среднезернистый ПЛ (50) ЭН (30) АВГ (17) КВ (1) АМФ (<1) СОС (<1) (2)
629 » Габбро1 среднезернистое, амфиболизированное ПЛ (70) АВГ (10) КВ (2) ЭН (1) АМФ (10) СОС (5) БТ(<1) ОКС (1) (1)
170-90 » Габбро1 среднезернистое, амфиболизированное ПЛ (75) КВ (5) АМФ (10) СОС (8) (2)
25-200 » Габбро1 кварцевое, сред-незернистое ПЛ (65) ЭН (3) АВГ (17) КВ (10) АМФ (5) БТ (<1) (1)
42-90 » Габбро1 среднезернистое ПЛ (75) АВГ (5) КВ (4) АМФ
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.