научная статья по теме РАСПЛАВНЫЕ И ВЫСОКОПЛОТНЫЕ ФЛЮИДНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ МАГМАТИЧЕСКОЙ ВОДЫ ВО ВКРАПЛЕННИКАХ КВАРЦА КИСЛЫХ ВУЛКАНИТОВ ВЕРХНЕУРАЛЬСКОГО РУДНОГО РАЙОНА (ЮЖНЫЙ УРАЛ) Математика

Текст научной статьи на тему «РАСПЛАВНЫЕ И ВЫСОКОПЛОТНЫЕ ФЛЮИДНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ МАГМАТИЧЕСКОЙ ВОДЫ ВО ВКРАПЛЕННИКАХ КВАРЦА КИСЛЫХ ВУЛКАНИТОВ ВЕРХНЕУРАЛЬСКОГО РУДНОГО РАЙОНА (ЮЖНЫЙ УРАЛ)»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2009, том 426, № 1, с. 90-93

= ГЕОХИМИЯ =

УДК 548.4

РАСПЛАВНЫЕ И ВЫСОКОПЛОТНЫЕ ФЛЮИДНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ МАГМАТИЧЕСКОЙ ВОДЫ ВО ВКРАПЛЕННИКАХ КВАРЦА КИСЛЫХ ВУЛКАНИТОВ ВЕРХНЕУРАЛЬСКОГО РУДНОГО РАЙОНА (ЮЖНЫЙ УРАЛ) © 2009 г. В. С. Карпухина, В. Б. Наумов, И. В. Викентьев, А. Н. Салазкин

Представлено академиком Н.С. Бортниковым 27.06.2008 г. Поступило 01.07.2008 г.

Приуроченность подавляющего большинства колчеданных месторождений Урала к центральным вулканоструктурам и их парагенетическая связь с кислым вулканизмом являются наиболее надежно установленными закономерностями. В разработанных генетических моделях формирование колчеданообразующих гидротермальных систем связывается с малоглубинными очагами кислых магм. Однако многие аспекты таких связей остаются дискуссионными. Авторами путем комплексного изучения расплавных включений во вкрапленниках кварца кислых вулканитов впервые для Верхнеуральского рудного района Южного Урала определены составы первичных магматических расплавов, содержания в них элементов-примесей, воды, хлора и серы, а также давление и состав магматического флюида.

Верхнеуральский рудный район расположен в северной части Магнитогорского прогиба и относится к Учалинско-Александринской структурно-формационной зоне. В его пределах известно восемь Си-2и колчеданных месторождений. Геологическая характеристика района приведена во многих работах [1-3], что позволяет отметить лишь некоторые особенности, важные для выполненных исследований. Кислые вулканиты слагают верхнюю часть контрастной риолит-ба-зальтовой формации, принадлежащей к карама-лыташской свите Б2. По петрохимическим параметрам подстилающие базальты являются толеи-товыми, а кислые вулканиты принадлежат в основном к известково-щелочной серии. Все промышленные месторождения района локализованы в кислых вулканитах на трех литолого-страти-

графических уровнях, соответствующих трем ритмам вулканизма.

Расплавные включения изучены в 150 образцах дацитов, риодацитов и риолитов всех трех ритмов вулканизма. Размеры включений варьируют от 5-10 до 110 мкм. Наиболее распространенными являются в различной степени раскристалли-зованные включения, более редкими - стекловатые включения, в которых иногда присутствует газовая фаза. Встречены также включения стекол с непрозрачными кристаллами, диагностированными как магнетит, и глобулами, представленными пирро-

Таблица 1. Химический состав (мас. %) различных типов магматических расплавов Верхнеуральского рудного района Южного Урала по данным изучения включений в кварце

Компоненты I (4) II (7) IIIa (33) III6 (6)

SÍÜ2 76.5 74.6 77.1 78.6

TiO2 0.16 0.29 0.24 0.14

A12O3 10.2 12.9 10.6 11.3

FeO 1.49 2.33 2.20 0.20

MnO 0.10 0.07 0.07 0.04

MgO 0.16 0.27 0.25 0.04

CaO 1.32 2.41 2.09 1.79

Na2O 2.21 5.18 2.64 2.68

K2O 6.49 1.24 1.26 1.34

C1 0.03 0.11 0.15 0.11

P2O5 0.01 0.02 0.04 0.01

Сумма K2O/Na2O 98.67 2.94 99.42 0.24 96.64 0.48 96.25 0.50

Примечание. Расплавы состава: I - калиевого, II - высоконатриевого, IIIa и III6 - калиево-натриевого с высоким и низким содержанием железа соответственно; в скобках - число изученных включений.

Институт геохимии и аналитической химии им. ВИ. Вернадского Российской Академии наук, Москва Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии наук, Москва

Таблица 2. Содержания петрогенных, летучих и редких элементов в расплавных включениях в кварце кислых вулканитов Узельгинской вулканической депрессии

Компонент Содержание в образцах, мас. % Компонент Содержание в образцах, ррт

У-363 Т-53 У-363 Т-53

БЮ2 72.01 72.38 Ы 3.16 0.30

Т102 0.34 0.40 Ве 0.36 0.34

А1203 11.18 11.25 В 119 110

БеО 2.51 2.77 Бг 94 106

МпО 0.08 0.14 Ва 350 360

Mg0 0.35 0.36 У 33.5 34.8

СаО 2.47 2.48 103 107

№20 3.01 2.84 № 1.17 1.05

К2О 1.12 1.05 Ьа 4.91 5.16

Р2О5 0.06 0.05 Се 12.9 13.1

С1 0.18 0.16 Ш 7.95 8.97

Б 0.22 0.02 Бт 2.66 2.56

Н2О 4.71 4.60 Ей 0.84 0.95

Сумма 98.24 98.50 Оу Ег УЬ ТЬ 4.08 2.63 3.07 0.97 3.88 2.98 3.16 0.91

тином, пентландитом, халькопиритом, борнитом. Размягчение стекол происходило при температурах 600-720°С, гомогенизация - при 850-1130°С. Начало плавления в раскристаллизованных включениях наблюдалось при 780-850°С, полная гомогенизация - при 950-1210°С [4].

Анализ на электронном микрозонде изначально гомогенных или гомогенизированных стекол показал, что полученные составы магматических расплавов соответствуют риолитам, находятся в поле толеитовой серии и существенно отличаются от составов даже наименее измененных кислых вулканитов, принадлежащих к известково-ще-лочной серии. По содержанию и соотношению щелочей выделены три группы магматических расплавов: преобладающие калиево-натриевые, более редкие натриевые и калиевые (табл. 1). Наибольшее содержание К20 в последней группе достигало 5.0-9.7 мас. %. Выделенные группы расплавов встречены в кислых вулканитах всех трех ритмов.

Концентрация летучих компонентов в магматических расплавах варьировалась: Н20 - от следов до 6.5 мас. % (по разнице между 100% и суммой компонентов при анализе стекол на электронном микрозонде и 4.6-4.7 мас. % при анализе двух включений на ионном зонде, табл. 2), С1 - от 0.01 до 0.28 мас. % (при среднем значении 0.13 мас. % для 50 включений), Б - от 0.0 до 0.42 мас. % (при среднем значении 0.08 мас. % для 37 включений).

По данным анализа 13 расплавных включений среднее содержание Б равно 0.025 мас. %.

Особый интерес наряду с расплавными представляют редкие флюидные включения во вкрапленниках кислых вулканитов всех трех ритмов вулканизма, встреченные лишь в 13 из более чем 200 изученных образцов (рис. 1). Обычно среди расплавных включений присутствует от одного до трех флюидных включения и лишь в одном образце - восемь. Включения имеют изометрич-ную, ограненную, неправильную формы или форму отрицательного кристалла. Их размер со-

Таблица 3. Результаты исследований высокоплотных флюидных включений магматической воды во вкрапленниках кварца кислых вулканитов Верхнеуральского рудного района Южного Урала

Размер включения, мкм Температура, °С Соленость, мас. % экв. №С1 Плотность флюида, г/см3 Давление, кбар, при температуре

гомогенизации плавления льда 700°С 850°С

55 124 -1.8 3.1 0.94 6.8 8.7

25 135 -1.6 2.7 0.93 6.7 8.6

50 135 -0.7 1.2 0.93 6.7 8.6

65 142 -2.8 4.6 0.92 6.6 8.5

40 150 -1.4 2.4 0.92 6.6 8.4

35 157 -1.8 3.1 0.91 6.4 8.3

75 160 -3.8 6.2 0.91 6.4 8.3

90 184 -3.1 5.1 0.88 6.1 8.0

60 185 -2.7 4.5 0.88 6.1 8.0

80 212 -1.5 2.6 0.84 5.8 7.7

45 245 -2.4 4.0 0.80 5.1 7.0

92

КАРПУХИНА и др.

Рис. 1. Высокоплотные флюидные включения во вкрапленниках кварца кислых вулканитов Верхнеуральского рудного района размером, мкм, и с температурой гомогенизации, °С: а - 22 х 25, 184; б - 40 х 45, 245; в - 40 х 50, 135; г - 35 х 40, 150.

4 (б)

О (в) 4 (г)

ставляет 25-75 мкм, единичны включения размером 80-110 мкм, диаметр газовой фазы 8-40 мкм. Вокруг отдельных включений фиксируются следы разгерметизации в виде ореолов или микротрещин, что указывает на высокое флюидное давление при раскристаллизации вкрапленников кварца (рис. 1). Флюидные включения встречены во вкрапленниках кварца с калиевым и калиево-натриевым составом расплава.

Гомогенизация флюидных включений происходит при температурах 124-245°С в жидкую фазу (табл. 3). При охлаждении включений в крио-камере их замерзание происходит при температуре от -14 до -37°С с значительным уменьшением газовой фазы, что характерно для водных флюидных включений. Температуры плавления льда (от -0.7 до -3.8°С) указывают на невысокую соленость водного раствора 1.2-6.2 мас. % экв. КаС1. Плотность флюидов при установленных температурах гомогенизации включений, а также с учетом

объемного теплового расширения кварца и объемного барического сжатия составила 0.80-0.94 г/см3. Расчет флюидного давления проводился для двух температур 850 и 700°С. Первое значение близко к минимальной температуре гомогенизации рас-плавных включений в кварце, второе - к минимальной температуре кислых магм при вулканических извержениях. Полученные результаты свидетельствуют об очень высоких флюидных давлениях - от 7.0-8.7 кбар для 850°С и до 5.1-6.8 кбар для 700°С.

Высокоплотные флюидные включения магматической воды впервые установлены для кислых вулканитов Южного Урала. Данные о высокоплотных включениях магматической воды, свидетельствующие о высоком давлении, опубликованы ранее для андезитов и риолитов Словакии и игнимбритов Лашкерекского массива в Срединном Тянь-Шане [5-8], риолитов Новой Зеландии и Си-Мо месторождения Рио-Бланко (Чили) [9].

Таким образом, установленный на многих объектах мира факт появления высокотемпературных высокобарических водных флюидов, возникающих при дегазации магматических расплавов кислого состава, позволяет сделать вывод о реальном участии этих флюидов в гидротермальном рудообразовании.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 06-05-64614, 07-05-00497).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Baranov E.N., Schteinberg A.D., Karpukhina V.S. In.: Proc. VII IAGOD Symp. Stuttgart, 1988. P. 449-460.

2. Прокин B.A., Серавкин И.Б., Буслаев Ф.П. и др. Медноколчеданные месторождения Урала: условия образования. Екатеринбург, 1992. 307 с.

3. Серавкин И.Б, Знаменский С.Е., Косарев A.M. и др. Вулканогенная металлогения Урала. М.: Наука, 1994. 160 с.

4. Наумов В.Б., Карпухина В С., Баранов Э.Н., Ко-нонкова Н.Н. // Геохимия. 1999. № 4. С. 339-351.

5. Наумов В.Б., Соловова И.П., Коваленкер В.А. и др. // ДАН. 1991. Т. 318. № 1. С. 187-190.

6. Наумов В.Б., Соловова И.П., Коваленкер В.А. и др. // ДАН. 1992. Т. 324. № 3. С. 654-658.

7. Наумов В.Б., Коваленкер В.А., Русинов В.Л., Ко-нонкова Н.Н. // Петрология. 1994. Т. 2. № 5. С. 480494.

8. Наумов В.Б., Толстых М.Л., Коваленкер В.А., Ко-нонкова Н.Н. // Петрология. 1996. Т. 4. № 3. С. 283294.

9. Davidson P, Kamenetsky V.S. // Chem. Geol. 2007. V. 237. P. 372-383.

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Математика»