2011

Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Химический состав рудообразующих флюидов Fe-F-REE карбонатитовых месторождений Центральной Тувы (Россия)

Прокопьев И.Р., Борисенко А.С., Боровиков А.А.

Институт геологии и минералогии им. В.С.Соболева СО РАН,

г. Новосибирск, Россия

prokopev_ilya@mail.ru

Введение

Важной фундаментальной проблемой эндогенного рудообразования является выяснение условий генерации магматогенных флюидов, определение специфики их состава и металлоносности. Широкое внедрение в практику термобарогеохимических исследований современных инструментальных методов анализа (LA-ICP-MS, СЭМ, ИК- и КР-спектроскопия и др.) позволили получать в последние годы новые данные об условиях образования, составе и металлоносности магматогенных флюидов, отделявшихся на разных стадиях кристаллизации гранитоидных, базитовых и щелочно-базитовых расплавов.

Геология и минералогия

Карбонатиты Тувы входят в состав позднемезозойской карбонатитовой провинции Центральной Азии, широко распространенной на территории России и Монголии. Fe-F-REE карбонатитовые месторождения связаны с Центрально-Тувинским карбонатит-редкоземельным поясом субширотного простирания, и группируются в трех рудных узлах (с севера на юг): Чайлюхемском, Карасугском и Улатай-Чезском. Карбонатитовые рудные тела расположены в пределах субмеридиональной зоны, пересекающей Куртушубинский офиолитовый пояс, Хемчикский синклиорий и Тувинский прогиб. Rb-Sr возраст карбонатитов составляет 118±9 млн. лет (Сугоракова и др., 2004). Позднемезозойские карбонатиты ассоциируются интрузиями (штоками и дайками) габбро, габбро-долеритов, граносиенитов, сиенит-порфиров, диоритовых порфиритов и лампрофиров (керсантитов, спессартитов).

На месторождениях выделяют два типа карбонатитов: анкерит-кальцитовые и флюорит-барит-сидеритовые. Морфологически Fe-F-REE карбонатитовые руды характеризуются трубообразными телами, линзами, телами сложной формы и представлены сидеритом, баритом, флюоритом, анкеритом, кальцитом и более редкими гематитом, магнетитом, бастнезитом, паризитом, Ba-целестином, апатитом, калиевым полевым шпатом, мусковитом, биотитом и редкими сульфидами. Руды имеют, как правило, брекчиевую структуру, обусловленную наличием обломков вмещающих песчаников, сланцев, сиенит-порфиров, граносиенитов и других пород, что связано с неоднократным проявлением флюидно-эксплозивных процессов. С поверхности они сильно окислены и представлены железо-марганцевыми окислами и гидроокислами: гетитом, гидрогетитом, гематитом, пиролюзитом, псиломеланом и др.

Состав флюида

Термобарогеохимические исследования Fe-F-REE карбонатитов Центральной Тувы (Онтоев, Кандинов, 1980, Бредихина, Мельгунов, 1989, Prokopiev et al., 2010, Борисенко и др., 2011) показали, что процесс их формирования протекал при достаточно высоких температурах (700-400ºC) из высококонцентрированных расплавов-рассолов хлоридно-карбонатного (±СО₂) состава, при давлениях, достигавших 2.5 – 3.5 кб. На поздних этапах формирования этих пород температуры минералообразования снижались до 480-300º, а концентрация растворов до 40-50 мас.%. В позднюю гидротермальную стадию (кальцит-флюорит-целестиновую) они составляли 290-140º и 40-25 мас. % соответственно.

Многофазные флюидные включения на месторождении Карасуг присутствуют в идиоморфных, хорошо образованных кристаллах кварца или мориона и кубических кристаллах фиолетового флюорита, находящихся среди анкерит-кальцитовой или сидеритовой матрицы карбонатитовых руд. Включения в кварце (рис. 1) содержат крупный кубический кристалл галита, часто с фиолетовым оттенком и занимающий большую часть объема вакуоли, небольшой кристаллик сильвина, 3-4 анизотропные кристаллические фазы, а также мелкие кристаллы рудных фаз. В газовой фазе присутствует жидкая CO₂. Многофазные включения во флюорите имеют сходный фазовый состав, но отличаются отсутствием или низким содержанием жидкой CO₂ в газовой фазе.

Рисунок 1. Многофазное флюидное включение в кварце без анализатора (а) и с анализатором (б).

Многофазные флюидные включения в кварце и флюорите карбонатитовых руд Улатай-Чезской группы месторождений (Тээли-Оргудыд, Улатай) также содержат в своем составе хлориды Na и K в различных пропорциях, которые заполняют больший объем включения, обычно 1-2 твердые фазы и/или частицы рудного вещества (например, гематита). Жидкая CO₂ преобладает газовой фазе ранних включений, в то время как включения поздних генераций кварца характеризуются CO₂–N₂ газовым составом.

Методом КР-спектроскопии среди твердых фаз многофазных флюидных включений установлены кальцит CaCO₃, Ce-анкилит Sr(Ce,Ca,La)[CO₃]₂(OH)·H₂O, ангидрит CaSO₄, тенардит Na₂SO₄, феррикопиапит Fe₅³⁺ (SO₄)₆(OH)₂·20H₂O и гейлюссит Na₂Ca(CO₃)₂·5H₂O. Кроме того, при помощи сканирующей электронной микроскопии во вскрытых вакуолях многофазных включений диагностированы REE-карбонат, вероятно бастнезит (Nd,Ce,La)CO₃·(F,OH), галенит PbS, барит-целестин (Ba,Sr)SO₄, анкерит Ca(Mg, Fe)[СО₃]₂.

Все это свидетельствует о том, что рудообразующие флюиды представляли собой высококонцентрированные расплавы-рассолы или рассолы карбонатно-сульфатно-хлоридного состава. Такие флюиды являлись достаточно окисленными, их редокс-потенциал отвечал сульфат-сульфидному равновесию, на что указывает совместное нахождение во включениях сульфатов (тенардит, ангидрит, феррикопиапит) и сульфидов (галенит). На окисленный характер флюидов указывает и присутствие во включениях сульфатов трехвалентного железа (феррикопиапит) и гематита. Судя по наличию во включениях раннего кварца и флюорита с одной стороны высоких концентраций углекислоты и Fe³⁺, можно предполагать, что минералообразующие расплавы отличались низкими значениями pH, однако во включениях поздних генераций, по данным КР-спектроскопии СО₂ либо отсутствует, либо в составе газовой фазы N₂ резко преобладает над CO₂ (N₂ = 86.7-72.6, CO2 = 13.3-27.4 мол. %), а среди твердых фаз отличаются водные карбонаты Na и Ca. Это может указывать на щелочной характер таких расплавов.

Анализ многофазных включений методом LA-ICP-MS  выявил высокие концентрации Fe, Mn, Sr, Ba, Ca, Cu, Pb и Zn от n 0,1% до n 1%. В количестве от n 1 г/т до n 100 г/т установлено присутствие значимых содержаний As, Rb, Sb, Co, Au, Hg, Mo, Bi, W, а также редкоземельных элементов Y, Cs, La, Ce, Nd (табл.).

Таблица. Содержания элементов в составе флюидных включений в кварце по данным LA-ICP-MS.

*- по данным термометрических исследований

Работа выполнена при поддержке РФФИ №10-05-00730 и НШ № 65458.2010.5.

Литература

Борисенко A.C., Боровиков А.А., Васюкова Е.А., Павлова Г.Г., Рагозин А.Л., Прокопьев И.Р, Владыкин Н.В. Окисленные магматогенные флюиды, их металлоносность и роль в рудообразовании // Геология и геофизика. 2011, т. 52, № 1, с. 182-206.

Бредихина С.А., Мельгунов С.В. О физико-химических параметрах образования флюорита из флюорит-барит-железорудного оруденения Тувинской АССР // Геология и геофизика. 1989. №10. С. 61-68.

Онтоев Д.О., Кандинов М.Н. Связь геологических и термобарических условий формирования фтор-железо-редкоземельных месторождений // Термобарогеохимия и рудогенез. Владивосток: ДВНЦ АН СССР. 1980. С. 41-51.

Сугоракова А.М., Лебедев В.И., Ярмолюк В.В., Никифоров А.В. Геохронология внутриплитного магматизма Тувы // Состояние и освоение природных ресурсов Тувы и определенных регионов Центральной Азии. Кызыл: Науч. тр. ТувИКОПР СО РАН. 2004. С. 50-53.

Prokopiev I.R., Borovikov A.A., Borisenko A.S., Ragozin A.L Composition of ore-forming fluids of Fe-F-REE carbonatite deposits of the Karasug and Ulatai-Chezsk group (Tuva) // Abstract of ACROFI III and TBG XIV (Novosibirsk, 15–20 September 2010). Novosibirsk: SB RAS. 2010. P. 184–185.