Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Геологическая характеристика Садонского рудного района и месторождения Джимидон 10
Глава 2. Минералого-геохимические особенности руд 19
2.1. Минеральный состав руд 19
2.2. Минералогия руд месторождения Джимидон. Химические особенности минералов переменного состава 21
2.2.1. Главные рудные минералы 21
2.2.2. Второстепенные и редкие рудные минералы 35
2.3. Висмутовая минерализация 39
2.4. Жильные минералы 47
Глава 3. Текстурно-структурные особенности руд, минеральные ассоциации и последовательность минералообразования. 63
Глава 4. Условия формирования руд месторождения Джимидон 69
4.1 Р-Т параметры и состав минералообразующего флюида по данным микротермометрических исследований 69
4.1.1 Методика исследований 69
4.1.2. Основные типы флюидных включений 70
4.7.2. Результаты изучения флюидных включений 74
4.1.2. Обсуждение результатов изучения ФВ 77
4.2 Состав минералообразующего флюида по данным валового анализа ФВ 81
4.3 Результаты изучения стабильных изотопов 88
4.4. Эволюция состава гидротермальных растворов 95
4.4.1 Хлоритовый геотермометр 95
4.4.2 Температуры образования хлорита и сфалерита 96
4.4.3 Оценки летучести серы и кислорода 100
4.4.4 Основные события развития гидротермальной системы месторождения 104
Глава 5. Сравнительная характеристика свинцово-цинковых месторождений жильного типа 110
Заключение 116
Список литературы 118
- Геологическая характеристика Садонского рудного района и месторождения Джимидон
- Минералогия руд месторождения Джимидон. Химические особенности минералов переменного состава
- Текстурно-структурные особенности руд, минеральные ассоциации и последовательность минералообразования.
- Состав минералообразующего флюида по данным валового анализа ФВ
Введение к работе
Актуальность темы. Жильное гидротермальное месторождение Джимидон, расположенное в Садонском рудном районе (Северная Осетия) является ярким представителем «скрытого», не выходящего на поверхность свинцово-цинкового оруденения, в связи с чем может служить эталонным объектом, изучение особенностей которого будет способствовать выявлению на территории района новых проявлений подобного типа.
В последнее время особенно остро встала проблема обеспечения минерально-сырьевой базой завода «Электроцинк» - одного из основных производителя цинка в России. Все известные свинцово-цинковые месторождения района (Садон, Архон, Згид, Холст и др.), эксплуатировавшиеся еще с середины XIX века, отработаны почти на 70%. В 2005 году началась разработка месторождения Джимидон с разведанными запасами более 1 млн. тонн руды и содержаниями металла не менее 10%.
К настоящему времени известные свинцово-цинковые месторождения Северной Осетии изучены довольно детально. Как на отдельных месторождениях, так и в Садонском районе в целом, были выявлены основные черты металлогении региона (Варданянц, 1933; Цогоев, 1969; Черницын, 1985; и др.), охарактеризованы геологические и структурно-тектонические условия локализации руд (Харчук, 1957; Константинов, 1967; Гурбанов, Зембатов, 1978; Некрасов, 1980; Трофимов и др., 1996, 1999; Башкина, 2002; и др.), определены основные особенности вещественного состава руд и, с разной степенью детальности, рассмотрены проблемы зональности и генезиса оруденения (Златогурская, 1958; Прокопенко, 1958; Сорокин, 1958; Чернопятов, 1958; Хетагуров, Катова, 1972; Грановский, 1982; Давыдов, Грановский, 1985; Добровольская, 1987, 1989; Bortnikov et al, 1991; Ляхов и др., 1994; Борисов 2000; и др.).
В пределах месторождения Джимидон известны три главные рудные зоны - Бозанг, Цагарсар и Восточный Джимидон. При этом рудная зона Бозанг считается эталонным объектом для Садонского рудного района со скрытым оруденением (Константинов и др. 2004). Однако минералогия, геохимические особенности руд месторождения Джимидон в целом не рассматривались. Использование комплекса современных микроскопических и аналитических методов позволило выявить закономерности изменения состава рудообразующих минералов и распределения в них основных и примесных элементов, получить физико-химические параметры формирования руд, а так же охарактеризовать условия образования свинцово-цинковых руд месторождения.
Проведение этих исследований актуально для решения научных и прикладных задач, в том числе для дальнейшей доразведки и разработки, как данного месторождения, так и других, сходных с ним месторождений Садонского рудного района.
Цели и задачи исследования. Основной целью работы являлось выявление минералого-геохимических особенностей руд и физико-химических параметров их образования нового для Садонского рудного
района объекта. Реализация этой цели предусматривала выполнение следующих задач:
Изучение минерального состава руд и типоморфных особенностей рудных и нерудных минералов месторождения.
Изучение изменчивости химического состава рудообразующих минералов в процессе рудообразования.
Исследование минеральных ассоциаций и последовательности их образования.
Определение физико-химических параметров рудообразования и их закономерных изменений от ранних к последующим стадиям минералообразования.
Исследование изменения состава гидротермальных растворов в процессе рудообразования.
Фактический материал и методы исследования. В основу диссертации положены материалы по трем рудным зонам месторождения -Бозанг, Цагарсар и Восточный Джимидон, полученные автором в ходе полевых и лабораторных исследований в период с 2001 - 2006 гг. Работы велись в рамках базовых тем НИР ИГЕМ и хоздоговоров с ФГУГП «Севосгеологоразведка» под руководством В.А. Коваленкера, в которых кроме автора также принимали участие М.Г. Добровольская, Г.Ю. Акимов, М.В. Разин. Для решения поставленных задач проводились геологические, минералогические, минераграфические и аналитические исследования. Проводилась выборочная документация рудных интервалов в штольнях 47, 8, 3 рудной зоны Бозанг и целевая передокументация керна, пробуренных ранее скважин 061а, 0.76, 0.47, с0308, 107, 111 рудной зоны Восточный Джимидон.
Изучено более 200 полированных штуфов и аншлифов, 100 прозрачно-полированных шлифов. Методами термо- и криометрии было изучено 180 индивидуальных флюидных включений в 23 полированных пластинах (термокриокамера Linkam THMSG-600). Газово- и ионнохроматографические определения состава газовой и жидкой фаз флюида в двойных водных вытяжках из 9 образцов проведено в ЦНИГРИ. Схема установки и методы определения описаны в работе (Кряжев и др., 2003). Аналитическое изучение минералов и руд проводилось в лабораториях ИГЕМ РАН и МГУ. Химический состав минералов изучен методом рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) на микроанализаторе "Camebax SX-50". Дополнительные исследования характера срастаний и состава минералов проведены на сканирующем электронном микроскопе JSM 5300 с энерго дисперсионным микроанализатором Link ISIS и на рентгеноспектральном микроанализаторе Camscan. Анализ элементного состава руд выполнен методом рентгено-флюоресцентного анализа (РФА) на спектрометре последовательного действия (модель PW 2400, производство Philips Analytical). Определение содержаний главных и примесных рудных элементов в пробах руд и концентратах сульфидных минералов проведено методом инструментального нейтронно-активационного анализа (ИНАА) в Лаборатории радиогеологии и радиогеоэкологии ИГЕМ РАН.
При подготовке к работе также использован каменный материал из
коллекции сектора минераграфии (Лаборатория рудных месторождений),
собранный Добровольской М.Г. в ходе полевых работ в 80-е г.г., а также
образцы любезно предоставленные сотрудниками ФГУГП
«Севосгеологоразведка», г. Владикавказ - Давыдовым К.В., Давыдовой Э.И., Таутиевым К.Ч., Таратынко Е.С.
Научная новизна.
1. Впервые проведено комплексное детальное изучение месторождения
Джимидон современными микроскопическими и аналитическими методами
минерального состава, текстур и структур руд, геохимических особенностей
и физико-химических параметров формирования руд.
2. Установлены новые для этого месторождения минералы и их
группы, в том числе разнообразные минералы системы Bi-Pb-Ag-S, впервые
диагностированный в рудах месторождения кнебелит - редкий минерал из
группы оливина и замещающий его кариопилит.
3. Выявлены закономерности изменения состава главных
рудообразующих минералов и распределения в них основных и примесных
(Fe, In, Bi, Cd, Au, Ag, и др.) элементов.
4. Выделены основные минеральные ассоциации и обоснована схема
последовательности их формирования.
5. Впервые получены результаты микротермометрических,
хроматографических исследований флюидных включений в кварце, кальците
и сфалерите, и анализа водных вытяжек, которые характеризуют все стадии
многоактного процесса формирования свинцово-цинковых руд
месторождения Джимидон.
6. На основании интерпретации комплексных данных по составу
хлоритов, сфалеритов, а также данных изучения ФВ в жильном кварце
рассмотрены основные механизмы осаждения руд и предложена модель
гидротермального минералообразования.
Практическое значение работы.
Полученные данные могут быть применены при рассмотрении условий
образования жильных Pb-Zn месторождений, а также при оценке
месторождений и рудопроявлений, сходных по своим характеристикам с
месторождением Джимидон. Кроме того, результаты исследований можно
использовать как составную часть генетической модели рудообразующего
процесса для данного типа месторождений.
Защищаемые положения.
1. Детальное минералого-геохимическое изучение свинцово-цинкового
жильного месторождения Джимидон позволило значительно расширить
список минералов. На месторождении обнаружено 13 новых для него
минералов, включая самородный висмут, висмутовые сульфосоли и минералы
серебра, участвовавших в рудообразовании, а также кнебелит и кариопилит -
два нерудных минерала. В рудах месторождения установлена вертикальная
минеральная зональность, которая выражена в преобладании висмутового и
пирротинового оруденения на нижних горизонтах и в увеличении содержаний
висмута в сульфидах и сульфосолях с глубиной при уменьшении в них содержаний серебра.
Гидротермальное минералообразование на месторождении Джимидон происходило в течение пяти стадий: 1) дорудной кварц-полевошпатовой 2) I рудной, пирит-пирротин-арсенопиритовой, 3) II рудной, халькопирит-сфалеритовой, 4) III рудной, арсенопирит-сфалерит-галенитовой с висмутом, 5) пострудной кварц-флюорит-баритовой, которые различаются текстурно-структурными характеристиками руд, составом слагающих их минеральных фаз и химизмом минералов.
Руды месторождения Джимидон отлагались в интервале температур 430 - 120С из гидротермальных растворов, преимущественно натриево-хлоридного состава, при давлении не более 300 - 400 бар. Концентрации растворов менялись от 22 до 1 мас% - экв NaCl. Более дифференцированный состав, максимальные температуры и соленость минералообразующих растворов установлены для арсенопирит-сфалерит-галенитовой стадии с минералами висмута. Изменение этих параметров подтвердило многостадийность процесса формирования месторождения.
4. Отложение основных минеральных ассоциаций определялось
процессом смешения контрастных растворов - восстановленного
серосодержащего глубинного и окисленного магний-содержащего ниже
уровня современного эрозионного среза. В результате смешения происходило
смещение гидротермальных равновесий в сторону осаждения сульфидов в
ассоциации с магнезиальным хлоритом, а затем разубоживание концентраций
серы и рудных компонентов, приводящее к прекращению рудного процесса.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2003), на годичных сессиях МО, (Москва 2003, 2005), на съезде ВМО (Санкт-Петербург 2004), конференции молодых ученых (Апатиты, 2005). По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах и сборниках.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, содержит 127 страниц машинописного текста, 31 рисунок, 13 таблиц. Список литературы включает 99 наименований.
Геологическая характеристика Садонского рудного района и месторождения Джимидон
Садонский рудный район в Северной Осетии (рис. 1.1) с его многочисленными свинцово-цинковыми месторождениями (Садон, Верхний и Нижний Згид, Архон, Холст, и др.) известен более 150 лет. Месторождения имеют длительную историю изучения их геологической и структурной позиции, вещественного состава руд, перспектив и прогноза оруденения.
В прошлом столетии на территории района интенсивно проводились геологоразведочные работы на месторождениях, разномасштабная геологическая съемка, специализированное геофизическое и геохимическое изучение прилегающих площадей.
Геология Садонского рудного района и строение расположенных на его территории месторождений рассмотрены в многочисленных публикациях. Район расположен на северном склоне Большого Кавказского хребта, между осевым горст-антиклинорием и Дарьяло-Богосским поднятием (Некрасов, 1980; Давыдов, Грановский, 1985, Константинов и др., 2003). Частью последнего является Садоно-Унальская горст-антиклиналь, контролирующая размещение основных промышленных месторождений района. Эта структура в поперечном разрезе выражена как асимметричная складка, ядро которой сложено верхнепалеозойскими гранитами и кристаллическими сланцами (нижний структурный этаж), а крылья - вулканогенно-терригенными образованиями нижнеюрского возраста (верхний структурный этаж). Южное крыло горст-антиклинали сравнительно пологое, в то время как северное ее крыло - крутое, местами опрокинуто к северу. При этом оба крыла осложнены разрывными нарушениями. Серией поперечных разломов она разделена на отдельные блоки-сегменты. По данным М.М. Константинова с соавторами др. (2003, 2004), свинцово-цинковые месторождения района контролируются поперечными разломами близмеридионального простирания. Согласно Г.Д. Ажгирею, (1968), оруденение развивается как в породах нижнего (Садон, Згид, Холст, Архон, Джимидон), так и верхнего структурных этажей (Левобережное, частично Архонское).
Геологическая позиция главных месторождений района в период их формирования была реконструирована Е.М. Некрасовым (1989), (рис. 1.2). Им же показано, что жильные свинцово-цинковые месторождения залегают на разных глубинных уровнях: глубокосформированные (1.5 - 2.5 км) и близповерхностные (1.5 - 0.8 км). Рудовмещающими породами служат граниты и покровные андезито-дацитовые порфириты (месторождение Верхний Згид, Садон и др.), реже вулканиты и терригенные породы (месторождение Левобережное, Архон). Рудные тела представлены крутопадающими жилами изменчивой мощности и протяженности по простиранию и падению. Вертикальный размах промышленного оруденения, которое обычно выполняет трещины скалывания, составляет 0.5 - 1 км, достигая на месторождении Садон 1.5 км. Возраст жильного полиметаллического оруденения Садонского рудного района многими исследователями оценивается как предкелловейский, такие данные получены А.Н. Тугариновым (150 млн. лет) (Тугаринов и др., 1975), близкие результаты (138 ± 6) дало радиологическое изучение адуляров и ортоклазов Левобережного месторождения (Зембатов, Гурбанов, 1977). В работе (Гаргацев и др., 1994) диапазон возрастов определенных для Pb-Zn месторождений довольно широк (от 315 до 107 млн. лет). Важное значение для установления возраста оруденения имели находки в отложениях келловея галек со свинцово-цинковой минерализацией (Пламеневский, 1939). Аналогичная точка зрения на возраст месторождений Садонского рудного района изложена и в работах (Апостолов, 1982), (Давыдов, Грановский, 1985, Грановский и др 1985).
Наиболее полные сведения о геолого-структурных позициях месторождения Джимидон содержатся в работах М.М. Константинова с соавторами (2003, 2004) и Давыдова К.В. с соавторами (2003) . Приводимое ниже описание геологической позиции этого месторождения было основано, главным образом, на данных этих исследователей.
Месторождение Джимидон расположено в пределах одноименного поднятия, являющегося крайним восточным блоком-сегментом Садоно-Унальской горст-антиклинали на участке ее восточного замыкания. В его геологическом строении участвуют разновозрастные комплексы пород двух структурных этажей (рис. 1.3). Нижний структурный этаж сложен метаморфическими породами буронской свиты (верхний протерозой - нижний палеозой), прорванных верхнепалеозойскими гранитоидами. Буронская свита характеризуется отчетливо выраженным двухчленным строением: в ее основании развиты роговообманковые амфиболиты, которые вверх по разрезу постепенно сменяются различными по составу кристаллическими сланцами. На породах кристаллического субстрата, с базальными конгломератами в основании, залегают нижнеюрские терригенные отложения верхнего структурного этажа. Значительная роль в строении месторождения принадлежит магматическим породам вулкано-плутонической ассоциации юрского возраста, представленной последовательным рядом фаций (рис. 1.3): от покровных андезитов (осетинский вулканогенный комплекс) до субвулканических и гипабиссальных диоритов, гранит-порфиров и трахиандезитов (ардон-ногкауский комплекс). Магматические породы повсеместно подверглись гидротермальным изменениям с образованием кварц-серицитовых и кальцит-хлорит-кварцевых ассоциаций.
Джимидонское поднятие имеет относительно простое антиклинальное строение. Серией поперечных нарушений поднятие разбито на отдельные блоки. В размещении и локализации оруденения важная роль принадлежит поперечным Западно- и Восточно-Джимидонским сбросам (рис. 1.3). В блоке пород между этими сбросами были заложены предрудные зоны смятия и дробления. Трещины скола и отрыва являются рудовмещающими структурами. При переходе в породы верхнего структурного этажа рудные тела трансформируются в зоны рассредоточенного окварцевания и хлоритизации, которые сопровождаются рассеянной сульфидной минерализацией. Нижняя граница распространения промышленного оруденения приурочена к зоне контакта амфиболитов и кристаллических сланцев буронской свиты с юрскими гранитоидами, что необычно для других месторождений Садонского района.
Большинство авторов (Давыдов, Грановский, 1985; Башкина, 2002; Константинов и др., 2003) отмечают, что морфология рудных тел на месторождении Джимидон и других месторождениях Садонского рудного поля определяется характером дорудных трещин и компетентностью вмещающих пород. Преобладают плитообразные жильные рудные тела, мощностью до 10 м, протяженностью на глубину до 300 м (рис. 1.4), которые обычно сопровождаются ореолом прожилково-вкрапленного оруденения. При этом значительное влияние на современное положение рудных тел оказывают пострудные смещения, амплитуда которых колеблется в широких пределах: от долей метра до 30-40 м.
Минералогия руд месторождения Джимидон. Химические особенности минералов переменного состава
Сфалерит - основной экономически важный минерал - широко развит в рудных телах. Для него весьма характерны скопления разнозернистых агрегатов, насыщенных включениями халькопирита (рис. 2.1). Однако нередко наблюдаются прожилковидные выделения и обособления сфалерита и без видимых включений халькопирита, но с включениями кварца, пирротина и галенита (рис. 2.1 а), что свидетельствует о более поздней его кристаллизации.
Включения халькопирита в сфалерите имеют самые разнообразные формы: округлые, точечные, идиоморфные, скелетные, нитевидные и другие (рис. 2.1 б, в). Размеры их - от субмикроскопических (пылевидных) до 1 - 2 мм. Нередко количество включений халькопирита достигает 40 % на площади агрегата зерен сфалерита. Распределение включений как хаотичное, так и закономерное, если они приурочены к плоскостям спайности сфалерита, двойниковым швам, дислокациям, дефектам в кристаллах, границам зерен. Часто наблюдается сегрегация и укрупнение включений в центральных частях выделений сфалерита. Детальные микроскопические исследования распределения включений халькопирита в сфалерите указывают на их разное происхождение. Мы полагаем, что эти включения возникали в результате: а) замещения сфалерита халькопиритом; б) как продукты распада твердого раствора с последующим их перераспределением и укрупнением; и в) вследствие сокристаллизации сульфидов меди и цинка. Природа халькопиритовой болезни сфалерита в рудах месторождениий цветных, редких и благородных металлов была описана ранее Бортниковым Н.С. с соавторами (Bortnikov et. al., 1991).
В отдельных зернах сфалерита при травлении в парах царской водки (НІМОз+НСІ) видны двойники роста и давления, иногда смещенные поздними трещинами (рис. 2.1 г), что указывает на изменение строения сфалерита во время внутрирудных подвижек. Как было отмечено выше, наряду с халькопиритом, в сфалерите нередко встречаются включения и прожилки пирротина, который также замещает сфалерит (рис. 2.2 а). Специальное изучение взаимоотношений сфалерита с другими сульфидами и жильными минералами показало, что в рудах месторождения Джимидон присутствуют по крайней мере три разновременные генерации сфалерита.
Сфалерит -7с обильными включениями халькопирита отнесен к ранней генерации. Он замещает пирит - 1 и арсенопирит - 1, образует в них секущие прожилки. Сфалерит - 2 находится в срастаниях с пиритом, пирротином, халькопиритом, иногда с галенитом. В нем наблюдаются двойники давления и «очищение» от включений халькопирита (рис. 2.1). В результате перекристаллизации, регенерации и переотложения сфалерит этой генерации неоднороден по составу. Выделения сфалерита - 3 часто приурочены к зальбандам рудных тел. Эта генерация минерала, как правило, ассоциирует с галенитом и кальцитом. Включения халькопирита в сфалерите III практически отсутствуют или очень редки. Вероятно, к этой генерации минерала также относятся «свободные» от включений халькопирита его прожилки и каймы вокруг выделений сфалерита - 2 (рис. 2.1 а, б).
Изучение химического состава разновременных генераций сфалерита на микрозонде (48 анализов) показало, что они различаются как по содержаниям главных (Zn, Fe),TaK и примесных (Cd, Mn, In) элементов (табл. 2.2, рис. 2.3). Наиболее контрастны изменения концентраций Fe и Мп. Так, сфалерит I характеризуется высокими (от 10 мае. % и выше) концентрациями железа и марганца (до 1.2 мас.%). В сфалерите II и III содержания этих элементов заметно снижаются: соответственно Fe (4.5 - 9.9 мас.%) и (от 0.7 до 3.9 мае. %), Мп (от тысячных до 0.5 мас.%) и (от 0.01 до 0.09 мае. %). Также от ранних к поздним генерациям сфалерита падают концентрации индия и меди, но возрастают содержания кадмия (табл. 2.2, рис. 2.3).
Интересны как в генетическом, так и в прикладном плане результаты количественных неитронно-активационных определений элементов-примесей в сфалерите (табл. 2.3). В анализах, судя по железистости сфалерита, представлены все три его генерации. По содержаниям кадмия микрозондовые анализы (табл. 2.2) и нейтронно-активационные определения (табл. 2.3) весьма близки как по абсолютной величине, так и по тенденции к обогащению более поздних генераций минерала. Примерно такая же тенденция наблюдается и по кобальту. Примечательно присутствие в некоторых пробах сфалерита заметных количеств золота (до 0.24 г/т), которое, судя по приуроченности к этим же пробам мышьяка, вероятнее всего, обусловлено загрязненностью концентратов сфалерита золотоносным арсенопиритом и/или мышьяковистым пиритом. Установленные в концентратах сфалерита относительно высокие содержания серебра (до 494 г/т), вероятно, связаны с загрязнением проб сереброносным галенитом. Примечательно, что заметные концентрации селена приурочены именно к пробам с высокими содержаниями серебра.
Галенит является вторым по экономической значимости и распространенности минералом в рудах месторождения Джимидон. Он широко развит в верхних частях рудных тел, где на отдельных участках доминирует над другими рудными минералами. Галенит замещает пирит, арсенопирит, пирротин, сфалерит и халькопирит, корродирует их зерна и агрегаты, выполняет в них пустоты растворения и трещины. При замещении в галените часто сохраняются реликты сфалерита, но со сфалеритом - 3 он образует срастания без признаков замещения. В локальных участках деформированной руды, в которых все сульфиды несут следы катаклаза, в агрегатах галенита деформации не наблюдаются. Эти наблюдения могут свидетельствовать о том, что галенит отложился после преобразований основной массы сульфидов. Химический состав галенита непостоянен (табл. 2.4). Концентрации висмута и серебра в нем изменяются в зависимости от положения в вертикальном разрезе рудных тел. Так, в верхних частях рудных тел содержания висмута в галените варьируют от 0.2 до 2.6 мае. %, а концентрации серебра достигают 0.48 мас. %. В некоторых анализах галенита отмечается селен. На более глубоких уровнях, в частности в рудной зоне Восточный Джимидон, галенит обогащен висмутом до 15 мае. %, содержание серебра варьирует от 0.09 до 0.5 мае. % (табл. 2.4). В этих участках галенит обычно ассоциирует с висмутовыми сульфосолями. Здесь же встречаются арсенопирит, халькопирит, пирротин и марказит.
Текстурно-структурные особенности руд, минеральные ассоциации и последовательность минералообразования.
В рудах месторождения Джимидон широко представлены разнообразные текстуры: массивные, пятнистые, брекчиевые, полосчатые, крустификационные, прожилковые и вкрапленно-прожилковые (рис. 2.2, 2.4). Эти текстуры указывают на отложение минеральных агрегатов в условиях сочетания механизмов выполнения и замещения, связанных с изменениями проницаемости.
Наиболее распространены на месторождении руды с брекчиевыми текстурами двух типов. Брекчиевые текстуры первого типа формировались в результате цементации обломков вмещающих пород, раннего кварца более поздним кварцем II и сульфидами - главным образом, пиритом, арсенопиритом, пирротином (рис. 2.4 а). Второй тип - это сульфидная брекчия, в которой фрагменты агрегатов ранних сульфидов железа, кварца и сфалерита сцементированы более поздними халькопиритом, галенитом, кварцем, хлоритом и карбонатом.
Руды с прожилковыми, вкрапленно- и пятнисто-прожилковыми текстурами широко представлены на месторождении. Они возникли в результате заполнения минералами трещин и интерстиций в жильном материале (рис. 2.4 б, в). Подобные текстуры характерны как для ранних, так и для поздних минеральных агрегатов. В частности, прожилки пирита и халькопирита часто наблюдались в сфалерите. Поздние кварц и карбонат также встречаются в виде прожилков, секущих сульфидные агрегаты.
Для центральных частей рудных тел характерны пятнистые и массивные текстуры. Отличительная черта этих руд - непостоянство их минерального состава вследствие изменчивости количественных соотношений рудных минералов: арсенопирита, галенита, пирита, сфалерита и халькопирита. Отмечалось также изменение минеральных видов: в одних участках главенствующую роль играли пирит и пирротин, в других - пирит и арсенопирит, в третьих - пирротин, сфалерит и халькопирит. В ряде случаев была развита висмутовая минерализация.
Полосчатые текстуры приурочены в основном к зальбандам рудных тел. Их возникновение связано с приоткрыванием и крустификацией стенок трещин сфалеритом и сопутствующими минералами. В минеральных агрегатах, слагающих полосчатые текстуры, нередко наблюдались признаки перекристаллизации, в частности сфалерита, перераспределения халькопирита, пирротина и пирита. Крустификационные текстуры (текстуры обрастания) встречались в отдельных участках рудных тел. Они представлены поздними кварц-арсенопиритовыми агрегатами (кокардами), обрастающими фрагменты ранних кварц-сульфидных агрегатов.
Структуры минеральных зерен и их агрегатов в рудах разнообразны. Широко представлены эмульсиевидные и тонкопрожилковые структуры халькопирита и пирротина, которые иногда образуют «цепочки» зерен в сфалерите. «Звездочки» сфалерита в халькопирите - достаточно редки. Прожилковые структуры пирита, арсенопирита, кварца, а также метакристаллы этих минералов проявлены в сфалерите, халькопирите, галените и кальците. Для центральных частей рудных тел характерны структуры замещения и пересечения. Структуры коррозионные, реликтовые, переотложения, перекристаллизации, обрастания проявлены в рудах повсеместно.
Рассматриваемая ниже схема последовательности формирования минеральных ассоциаций руд месторождения Джимидон (рис. 3.1) основана на результатах изучения текстурных и структурных особенностей руд и возрастных соотношений минеральных агрегатов. Эта схема согласуется с предложенными ранее схемами минералообразования на других Pb-Zn - месторождениях Садонского рудного района, в частности на Архонском месторождении (Добровольская, 1989). Она также в общих чертах отвечает направленности минералообразующего процесса в рудной зоне Бозанг (Константинов и др., 2004), но существенно его уточняет благодаря выделению разных по минеральному составу и последовательно образующихся минеральных ассоциаций, (рис. 3.1)
В истории формирования руд месторождения Джимидон нами выделено пять стадий: дорудная (кварц-полевошпатовая), I рудная (кварц-пирит-арсенопиритовая), II рудная (кварц-халькопирит-сфалеритовая); III рудная (кварц-арсенопирит-сфалерит-галенитовая), и пострудная (кварц-флюорит-баритовая). В течение каждой из них отлагались одна или несколько минеральных ассоциаций (рис. 3.1).
В дорудную стадию формирование рудной минерализации предваряют кнебелит в виде ксенолитов и развивающийся по нему кариопилит. Далее происходило образование кварца, калиевого полевого шпата, хлорита и серицита. К дорудной стадии, вероятно, следует отнести также гематит и магнетит, развивающийся по гематиту. Минеральные агрегаты дорудной стадии местами раздроблены, брекчированы и сцементированы минералами кварц-пирит-арсенопиритовой ассоциации, относящейся к первой рудной стадии.
Образование кварц-пирит-арсенопиритовой ассоциации 1-й рудной стадии происходило в период повышения тектонической активности. Минеральные агрегаты этой ассоциации слагают прожилки, пятнисто-прожилковые обособления, реже встречаются в виде сплошных масс. В составе кварц-пирит-арсенопиритовой ассоциации в разных участках рудных тел преобладает либо пирит, либо арсенопирит (рис. 2.2 б), но в небольших количествах отмечен также сфалерит I. Кварц, пирит и арсенопирит брекчированы, катаклазированы, трещиноваты. Трещины залечены сфалеритом II, халькопиритом, пирротином, галенитом и кварцем, образующими следующую по времени отложения ассоциацию (рис. 2.2 в).
Минералы кварц-галенит-пирротин-халькопирит-сфалеритовой (2, рис. 3.1) ассоциации ll-й рудной стадии, образуют основной объем руд месторождения Джимидон. При этом в одних участках рудных тел среди минералов этой ассоциации преобладают пирротин и халькопирит (рис. 2.2 а, г), в других -халькопирит, сфалерит II и пирит II (рис. 2.2 д). В пирротине и сфалерите при травлении отмечаются изогнутые и смещенные двойники, локальное дробление и будинирование их агрегатов. Отложение галенита происходило позднее, поскольку следы деформаций в нем не наблюдались. Среди минералов этой ассоциации наиболее ранним сульфидом является сфалерит II, одним из поздних - галенит II, который образует каймы вокруг сфалерита II или встречается в виде мелких обособлений среди других сульфидов. Кварц-сфалеритовые агрегаты, как правило, слагают прожилки или образуют скопления в зальбандах рудных тел.
Следующая по времени образования карбонат-пирит-марказит-магнетитовая (3, рис. 3.1) ассоциация ll-й рудной стадии не имеет широкого распространения. Она возникла в результате повышения активности серы и кислорода на границе ll-й и II 1-й рудных стадий. Это привело к образованию пирита, марказита, а в ряде случаев - магнетита II и сидерита, которые замещали пирротин, т.е. происходила дисульфидизация пирротина. Эту ассоциацию можно отнести как к концу 11-й стадии, так и к началу 111-й.
Состав минералообразующего флюида по данным валового анализа ФВ
Результаты анализов валового состава флюидных включений проведено в ЦНИГРИ. Схема установки и методы определения описаны в работе (Кряжев и др., 2003, 2006, 2008). Данная методика включает газово-хроматографический анализ НгО, С02, СН4, ионно-хроматографическое определение СГ, S04", F" и определение остальных элементов методом ISP MS. Из рудной зоны Бозанг было проанализировано 8 образцов жильного кварца, характеризующих минеральные ассоциации трех рудных, дорудной и пострудной стадий, и один образец дорудного кварца из участка объемного изменения боковых пород. Результаты этих исследований (табл. 4.2, 4.3) также указывают на то, что составы растворов менялись на протяжении развития рудного процесса. На рис. 4.4 а, б показано изменения отношений Mg/Fe+Mg и СО2/СН4 в минералообразующих растворах по стадиям. Рост магнезиальное растворов от I к III рудной стадии фиксируется также и по данным интерпретации результатов изучения индивидуальных ФВ. Четко фиксируемый рост отношения СОг/СН4 от ранних стадий к поздним свидетельствует о нарастании окислительных процессов на завершающих периодах развития гидротермального процесса.
Такой тренд согласуется с наблюдаемой схемой стадийности минералообразования - поздние стадии гидротермального процесса характеризуются развитием сульфатов: барита. Анализ распределения микропримесей в кварце различных стадий показывает, что наблюдается закономерное изменение концентраций элементов от стадии к стадии. Концентрации Са, Mn, REE, Sr, Zr возрастают от кварца дорудной стадии к первой рудной, а затем систематически уменьшаются в образцах кварца третьей рудной стадии. Иначе ведут себя щелочные элементы и некоторые металлы (Nb и Sn): их концентрации (за исключением Na) максимальны для кварца дорудной стадии, промежуточные в кварце первой рудной стадии и минимальны в анализах кварца третей рудной стадии. Вариации содержания лития не могут быть отнесены ни к одной из выделенных групп элементов, т.к. изменения концентраций этого элемента от стадии к стадии знакопеременны. Более наглядно изменение концентраций микропримесей можно представить в виде отношений элементов между (дорудный кварц)/(кварц -11) и (кварц -1)/(кварц -3). Эти отношения (рис. 4.5) показывают дифференциальное поведение компонентов по мере развития гидротермального процесса. В первую стадию растворы обладали максимальными концентрациями Na, Са, Sr, Cs, Rb, Sb.Cu, Pb, Bi, U, Al, Ga, Fe, Y, Zr, REE (на рис. 4.5) эти элементы имеют минимальные значения для отношения (дорудный кварц)/(кварц- 1) и максимальные для отношения (кварц- 1)/(кварц- 3). Интерпретация полученных результатов неоднозначна, поскольку картина имеет интегральную природу, обусловленную тем, что концентрации микропримесей в водных вытяжках зависят не только от состава гидротерм, но и от температуры захвата флюида кварцем, т.к. при высоких температурах растет концентрация Al, Ga, Ті входящих в состав кварца. Соответственно, должны возрастать и концентрации этих элементов во флюиде содержащемся во включениях. Более однозначна интерпретация высоких концентрация группы элементов Са, Sr, REE. Их высокие содержания в растворе обусловлены ростом кислотности раствора, благодаря чему растет растворимость этих элементов. Для того, чтобы предположить возможные источники флюида рассмотрим изменения соотношений K/Rb и Вг/СІ. Данные соотношения образуют достаточно четкий тренд (рис. 4.5 а) между гипотетическим магматическим источником флюида (Irber, 1999, Прокофьев и др., 2005, 2008) и флюидом вмещающих пород, т.е. можно говорить о смешении этих двух флюидов в рудном процессе. Таким образом, данные валового анализа флюидов характеризуют эволюцию состава гидротермального флюида. От начала гидротермального процесса к его завершению возрастают окислительные условия (рост отношения СОг/СН4) и увеличивается магнезиальность растворов (рост отношения Mg/Fe+Mg). Анализ распределения микрокомпонентов показывает, что флюиды I рудной стадии уверенно отличаются более высокими концентрациями Са, Sr, REE и рудных элементов (Си, Pb, Bi, U) как от дорудных гидротермальных растворов, так и от растворов завершающих развитие месторождения (III рудная стадия). Изменения соотношений K/Rb и Br/CI свидетельствуют о смешении двух флюидов из различных источников. Определения значения 534S,%o в сульфидах и сульфатах месторождения Джимидон, выполнены Л.П. Носиком в ИГЕМ РАН по методике (Носик, 1986). Отобранные навески сульфидов представлены для II и III рудных стадий без разделения, монофракции барита - для пострудной стадии. Результаты изотопных исследований приведены в табл. 4.4. Распределение значений 534S,%o в сульфидах характеризуется большим разбросом значений. Для пирита вариации значений 534S находятся в интервале +4.20...-2.74 %о, сфалерита в интервале +4.80...-2.04 %о, галенита в интервале +4.40...-2.45 %о, халькопирита в интервале +3.76...-0.74 %о. Большой диапазон вариаций свидетельствует о том, что фракционирование изотопов серы контролировалось не только температурой, но также кислотностью-щелочностью раствора и степенью достижения равновесного обмена изотопом в паре минерал-флюид (Ohmoto, Goldhaber, 1994). Полученные данные демонстрируют, что реальный интервал, фракционирования изотопов серы в изученных минеральных парагенезисах не отвечает теоретическим значениям для температур образования рудных стадий (рис. 4.7 а, б). Поскольку использованы пары сульфидов образованные во II и III рудные стадии, на рисунке также показаны теоретические значения A534S минерал-минерал для температур 200...250 С, отвечающих диапазону формирования этих рудных стадий. Согласно (Ohmoto, Goldhaber, 1994), при интерпретации изотопных равновесий 32/34s с участием пирита необходимо учитывать механизмы нуклеации пирита. Это связано с тем, что пирит является дисульфидом серы и его осаждение требует присутствия водного дисульфида в гидротермальных растворах по схематической реакции Fe2+ + H2S2= FeS2 + 2Н
