Физико-химические условия и главные факторы формирования серебро-сурьмяного и олово-вольфрамового оруденения Базардаринского рудного узла : (Юго-Восточный Памир) Боровиков, Андрей Александрович

Введение к работе

Актуальность работы. Одной из важных и актуальных задач теории эндогенного рудообразования является получение максимально полной и достоверной информации о физико-химических условиях отложения руд. Важным источником такой информации являются флюидные включения в минералах, исследование которых внесло существенный вклад в решение, многих вопросов генезиса гидротермальных месторождений и разработки их генетических моделей. Однако, в подавляющем большинстве случаев исследование флюидных включений проводилось лишь на рудных уровнях гидротермальных месторождений, а полученные данные характеризовали лишь физико-химические условия отложения руд на тех или иных геохимических барьерах. Подрудные и надрудные уровни месторождений, как правило, не охватываются изучением. В связи с этим весьма важным представляется выбор таких объектов, на которых было бы возможно максимально полно изучить физико-химические параметры рудоотложения на разных уровнях рудообразующих систем, включая подрудные, где условия для рудоотложения еще не достигались, рудные - уровни рудоотложения и надрудные, где дренировались в основном уже отработанные растворы. Одним из таких уникальных объектов является Базарда-ринский рудный узел (Юго-Восточный Памир) с серебро-сурьмяным и олово-вольфрамовым оруденением, где в условиях резко расчлененного рельефа в современном эрозионном срезе (более 1500 м) доступны для изучения разные уровни гидротермальных рудообразующих систем. Эти месторождения относительно хорошо изучены, особенно минеральный состав руд и последовательность их формирования. Исследование таких месторождений позволило бы проследить эволюцию физико-химических параметров рудоносных растворов в течение отдельных стадий минералообразования от глубоких горизонтов к поверхности и обоснованно подойти к выявлению главных факторов рудоотложения, разработке физико-химических критериев оценки глубины эрозионного среза рудных жил, выработке комплекса физико-химических критериев поиска рудных жил и разбраковки их рудных и безрудных разностей.

Информация о эволюции физико-химических параметров рудоносных флюидов в пространстве зон рудоотложения серебро-сурьмяных и олово-вольфрамовых месторождений имеет большое значение при построении генетических моделей рудных месторождений. В этом аспекте интересна проблема пространственно-временных соотношений

оловянного и серебряного оруденений, тесно ассоциирующих во многих оловорудних провинциях мира и входящих в единые последовательно формирующиеся ряды рудных формаций: Sn-W (грейзеновая) -» Sn, Fe, As + Си, Pb, Zn + FeC03, CaF2, Ag.Sb (Серебро-сурьмяная..., 1982). Такая последовательность развития и тесная пространственная совмещенность оруденения этого ряда может означать наличие общих закономерностей формирования и генетической связи процессов образования отдельных его членов. Сопоставление физико-химических условий образования олово-вольфрамовых и серебро-сурьмяных месторождений может явиться одним из путей решения этой проблемы.

Работа выполнялась согласно плану НИР института, а с 1995 г. при поддержке гранта РМй N 95-05-15572.

Цель работы: изучение флюидного режима гидротермальных рудообразующих систем, формировавших серебро-сурьмяное и олово-вольфрамовое оруденение Базардаринского рудного узла.

Основные задачи исследования

1. Изучить физико-химические условия формирования эндогенного оруденения Базардаринского рудного узла;

2. Проследить эволюцию физико-химических параметров минера-лообразования в ходе стадийного развития рудообразующих систем, формирующих серебро-сурьмяное и олово-вольфрамовое оруденение;

3. Изучить изменение состава и концентрации рудообразующих растворов на разных уровнях (подрудном, рудном и надрудном) гидротермальных рудообразующих систем и выявить главные физико-химические факторы отложения руд;

4. Оценить металлоносность рудообразующих флюидов и проследить изменение концентрации рудных элементов в пространстве и времени;

5. Разработать методику, позволяющую использовать возможности рентгеноспектрального микроанализатора для исследования состава растворов флюидных включений.

Защищаемые положения

1. Серебро-сурьмяное оруденение Базардаринского рудного узла формировалось при температурах 280^50 С и участии высококонцентрированных до 38 мас.% хлоридных (NaCl, КС1, СаСІг, FeCl2) растворов с метан-азотно-углекислотной газовой фазой. Продуктивные парагенезисы отлагались в интервале температур 220-150 С из

растворов переменной концентрации от 10 до 34 мас.%. Формирование олово-вольфрамового оруденения происходило при температурах 350-190 С-из хлоридных (NaCl, КСІ, СаСІг, FeCl2) растворов переменной концентрации от 1,5-19 мас.% и до 32 мас.% с метан- азотно-углекислотной газовой фазой. Отложение рудных параге-незисов происходило в интервале температур 350-280 С.

2. Формирование богатых серебро-сурьмяных и олово-вольфрамовых руд связано с поступлением в зону рудоотложения высоко металлоносных эндогенных флюидов, фиксирующихся лишь на подрудных уровнях изученных месторождений. Мегаллоносность их определялась высокими концентрациями Fe - 62 г/кг, Ag , Мп и Си - до 1 г/кг, - для серебро-сурьмяных месторождений и Fe - 19 т/кг, W - 1,5 г/кг , Си - до 2,6 г/кг - и других элементов для олово-вольфрамовых месторождений.

3. Главными физико-химическими факторами формирования серебро-сурьмяного оруденения явились снижение температуры и концентрации хлоридов в рудообразующих растворах, олово-вольфрамового оруденения - снижение температуры и рост окислительно-восстановительного потенциала. Реализация этих факторов происходила при смешении металлоносных высококонцентрированных хлоридных растворов со слабоминерализованными водами экзогенного происхождения.

4. На основе различий физико-химических условий формирования минеральных парагенезисов на подрудном, рудном и надрудном уровнях серебро-сурьмяных месторождений возможна оценка глубины эрозионного среза рудных жил.

Научная новизна

1. Разработана методика количественного анализа солевого состава растворов флюидных включений, которая позволяет определить в них широкий круг элементов. Она основана на совместном применении методов криометрии и микрорентгеноспектрального анализа. Первый позволяет установить состав и концентрацию преобладающих солей в растворах, второй - истинные соотношения растворенных компонентов, концентрация которых может быть рассчитана с учетом данных криометрического анализа.

2. Применение комплекса современных методов исследования флюидных включений(рамановская спектроскопия, лазерно-спектраль-ный и микрорентгеноспектральный анализы) позволило впервые дос-

таточно полно изучить состав минералообразующих флюидов серебро-сурьмяных и олово-вольфрамовых месторождений Базардаринского рудного узла. Показаны слозшость и многокомпонентность состава минералообразующих флюидов, которые представлены водными растворами, содержащими NaCl, КС1, СаСІг, FeCl2, СО2, N2. СН4 и характеризующихся присутствием целого ряда рудных элементов Fe, Мп, Си, Ag, W, Ва, 2n, Sr. При этом установлено, что флюиды собственно рудных стадий отличаются от растворов предрудных и пострудных стадий минералообразования прежде всего высоким содержанием рудных элементов, высокой концентрацией хлоридов, что в большей степени характерно для серебряных месторождений, а также низким окислительно'-восстановительным потенциалом, о чем говорит присутствие в их составе СН4 и Fecl2-

3. Исследование флюидных включений в минералах последовательно кристаллизующихся минеральных парагенезисов на разных уровнях рудных жшЦподрудный, рудный, надрудный) позволило проследить эволюцию, флюидного режима формирования серебро-сурьмяного и предшествующего ему олово-вольфрамового оруденения.

4. Установлены основные факторы рудоотложения. На олово-вольфрамовых месторождениях к ним относятся повышение окислительно-восстановительного потенциала и понижение температуры минералообразующих флюидов. На серебро-сурьмяных месторождениях основными факторами рудоотложения являются снижение концентрации хлоридов в минералообразующих растворах и понижение их температуры.

Практическая значимость

1. Выявленные особенности физико-химкчеиіиіх условий минералообразования на подрудном, рудном и надрудном уровнях изученных месторождений позволяют разработать комплекс термобарогеохими-ческих критериев оценки эрозионного среза рудных тел, разбраковки рудных и безрудных жил и определения их потенциальной рудо-носности.

2. Успешное применение, в ходе настоящего исследования комбинации криометрического и микрорентгеноспектрального методов анализа, показало большие возможности использования микрорентгеноспектрального анализа для изучения состава растворов флюидных включений. Простота, доступность и относительная экспрессность этой методики позволят широко внедрить ее в практику термобаро-

метрических исследований.

3. Полученные данные о физико-химических условиях формирования серебро-сурьмяных и олово-вольфрамовых месторождений являются надежной базой для разработки их генетических моделей.

Апробация работы и публикации

По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе монография "Серебро-сурьмяная рудная формация". Основные результаты исследований докладывались на VII Всесоюзном совещании по термобарогеохимии г. Львов. 1985 г.; Всесоюзном совещании Тене-тические модели эндогенных рудных формаций" г. Новосибирск, 1985 г., конференции 'Теология и разведка недр МНР" г. Улан-Батор, МНР, 1989 г. и др.

Объем работы

Диссертация состоит из 4 глав, Введения и Заключения, имеет объем 223 страницы, 20 таблиц(включая таблицу в приложении), 46 иллюстраций. В списке литературы 134 наименования.

Фактический материал к методы исследования

В основу работы положен фактический материал, собранный автором во время полевых исследований в 1985-1991 г.г. на Ag-Sb и Зп-W месторождениях Памира, а также Горного Алтая и Монголии.

В ходе работы методами криометрии и гомогенизации, римановской спектроскопии, лазерно-спектрального анализа, микрорент-геноспектрального анализа, а также с помощью сканирующего электронного микроскопа исследованы флюидные включения в 350 прозрачных пластинках, изготовленных из образцов руд серебряных и оловянных месторождений и магматических пород. Всего было изучено методами криометрии и гомогенизации около 900 флюидных включений; методом раман-спектроскопии исследована газовая фаза более чем в 100 флюидных включениях; с помощью лазерно-спектрального анализа выполнено 34 определения; микрорентгеноспектральным анализом изучено около 40 флюидных включений. Значительный объем исследований был выполнен при криометрическом изучении водно-солевой системы содержащей FeCl2 и разработке методики определения состава растворов флюидных включений с помощью микрорентгенос-пектрального анализа.

Проведению исследований содействовали: к.г.-м.н. Л.Н.Поспелова, к.т.н. Ю.М.Ишков, А.П.Шебалин, а также Г.Э.Дашкевич, н.н.Крук, А.В.Титов. Различные аспекты работы обсуждались с

д.г.-м.н. А.Д.Оболенским, д.г.-м.н. В.И.Сотниковым, д.г.-м.н. В.И.Лебедевым, д.г.-м.н. Г.А.Владимировым, к.г.-м.н. В.И.Васильевым, к.г.-м.н. В.П.Чупиным, к.г.-м.н. Г.Г.Павловой, к.г.-м.н. К.З.Стельмоченком, Н.К.Морцевым. Автор признателен всем перечисленным лицам, а также сотрудникам лаборатории гидротермального рудооОразования и металлогении ОИГГМ СО РАН, оказавших помощь в проведении исследований и оформлении работы. Автор искренне благодарен научному руководителю А.С.Борисенко за постоянное внимание и помощь на всех этапах работы.