Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ФЛЮИДНЫЙ РЕЖИМ И ПЕТРОЛОГИЯ ШОШОНИТОВЫХ ГРАНИТОИДОВ СУПЕРГИГАНТСКОГО ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ МУРУНТАУ

Гусев А.И. 1 Гусев Н.И. 1
1 Алтайская государственная академия образования им. В.М. Шукшина, Бийск
Впервые приведены петрохимические, петрологические данные и особенности флюидного режима шошонитовых гранитоидов супергигантского золоторудного месторождения Мурунтау (Узбекистан). Описаны интрузивные биотитовые граниты Сардаринского штока, аляскитовые граниты Мурунской интрузии, а также дайковые образования пёстрого состава: кварцевые диоритовые порфириты, кварцевые сиениты, керсантиты. По петрохимическим параметрам доминирующая часть пород диагностируется образованиями шошонитовой серии. Приведены определения абсолютных возрастов и соотношений изотопов Sr, Rb, Sm, Nd, Os, Re в гранитоидах, околорудных метасоматитах и некоторых рудных минералах. Во флюидном режиме рудогенерирующих гранитоидов отмечены высокие значения фугитивностей и парциальных давлений HCl, H2O и CO2. Магматогенные флюиды характеризовались высокой восстановленностью, обусловленной подтоком в глубинный очаг мантийных флюидов, вызванных функционированием плюма.
гранитоиды
шошонитовая серия
флюидный режим
фугитивность
парциальное давление
месторождение
изотопы Sr
Rb
Sm
Nd
Os
Re
1. Блауберг И.В., Юдин Э.Г. Становление и сущность системного подхода. – М.: Наука, 1973. – 279 с.
2. Боровских А.В., Розов Н.Х. Деятельностные принципы в педагогике и педагогическая логика: Пособие для системы профессионального педагогического образования, подготовки и повышения квалификации научно-педагогических кадров. – М.: МАКС Пресс, 2010. – 80 с.
3. Воронцов А.Б. Практика развивающего обучения по системе Д.Б. Эльконина–В.В. Давыдова. – М.: ЦПРУ «Развитие личности», 1998. – 360 с.
4. Давыдов В.В. Теория развивающего обучения. – М.: Интор, 1996. – 544 с.
5. Далингер В.А. Системно-деятельностный подход к обу­чению математике // Наука и эпоха: монография / под ред. О.И. Кирикова. – Воронеж: Изд-во ВГПУ, 2011. – С. 230–243.
6. Далингер В.А. Компетентностный подход и образовательные стандарты общего образования // Образовательно-инновационные технологии: теория и практика: монография / под ред. О.И. Кирикова. – Книга 2. – Воронеж: Изд-во ВГПУ, 2009. – С. 7–18.
7. Малыгина О.А. Обучение высшей математике на основе системно-деятельностного подхода: учеб. пособие. – М.: Изд-во ЛКИ, 2008. – 256 с.
8. Федеральный государственный образовательный стандарт общего образования. – М., 2008. – 21 с.
9. Юдин Э.Г. Системный подход и принцип деятельности. – М.: Наука, 1978. – 342 с.

Флюидный режим и петрология гранитоидов имеют важнейшее значение для генерации оруденения. Золоторудное месторождение Мурунтау (Узбекистан) относится к супергигантскому классу мировых объектов с запасами золота более 5,2 тыс. т. Не вызывает сомнения актуальность изучения петрологии и флюидного режима магматитов этого уникального месторождения. Ранее было установлено, что гранитоиды месторождения обнаруживают признаки абиссальной фации, формировавшиеся в обстановке плюмтектоники [2, 3].

Петрология и флюидный режим магматических образований месторождения

На дневной поверхности в рудном поле месторождения Мурунтау магматические тела представлены Сардаринским штоком биотитовых гранитов в 7 км к юго-востоку от месторождения, а также дайками, локализующимися в трёх поясах. Севернее и южнее месторождения трассируются обрамляющие рудное поле субширотные пояса, преимущественно, лампрофиров (керсантиты, реже - спессартиты). В центре рудного поля также субширотно протягивается пояс даек пёстрого состава - от диоритов до аляскитов. В пределах рудного поля, локализованного в интрузивной позиции, скважинами на глубине выявлены биотитовые граниты Сардаринского штока, находящегося в 12-15 км к юго-востоку от месторождения. Глубокой скважиной СГ-10 в интервале глубин 4005-4294 м вскрыт Мурунский аляскитовый гранит.

Сардаринский биотитовый гранит представляет собой массивную полнокристаллическую, часто порфировидную, породу, сложенную:(%) интрателлурическими выделениями калиевого полевого шпата (5-10) и основной ткани породы (90-95). Порфировые выделения размерами от 1 до 2 см в поперечнике представлены калиевым полевым шпатом (ортоклаз), нередко серицитизированным. Основная ткань породы сложена (в%): кварцем (33-36%), плагиоклазом (анортитом № 24-30) (35), калиевым полевым шпатом (25) и биотитом (4-10). Редко отмечается роговая обманка. Микроструктура основной ткани аллотриоморфнозернистая, местами диоритовая. Акцессории представлены ильменитом, пиритом, апатитом, цирконом, сфеном.

Аляскитовые граниты Мурунского штока среднекристаллические тёмной и белой окрасок. Состоят из (в%): кварца - 40-50, калиевого полевого шпата - 20-40, плагиоклаза (олигоклаза № 12-16), биотита (3-4), мусковита (до 1). Микроструктура аллотриоморфнозернистая. Акцессории - апатит, циркон, сфен, пирит, пирротин, ильменит.

Диоритовые порфириты даек имеют зеленовато-серый цвет, мелкозернистые. Интрателлурических вкрапленников плагиоклаза и калиевого плевого шпата - 10%, основной ткани породы - 90%. Плагиоклаз вкрапленников представлен андезином-лабрадором. Состав основной ткани породы (в%): плагиоклаз (андезин 38-43) - 60-70, кварца - 5-7, калиевого полевого шпата (10-15), биотита (5-10). Микроструктура микродиоритовая, сложенная мозаикой кварца, полевого шпата и игольчатых выделений биотита, редко - мусковита. Акцессории охватывают сфен, апатит, магнетит редко - циркон и ильменит.

Керсантиты даек в склоне Тамдытау имеют серый, зеленовато-серый цвет, среднекристаллическую основную ткань и вкрапленники крупных чешуй биотита размерами до 1 и более см. Основная ткань породы сложена плагиоклазом, биотитом, карбонатом, кварцем. Вкрапленники биотита замещены по периферии хлоритом и эпидотом, а биотит основной ткани породы - серицитизирован. Спектр акцессорных минералов представлен апатитом, ильменитом, сфеном, цирконом, пиритом.

Кварцевые сиенит-порфиры даек светло-розовой окраски, средне-мелкокристаллические. Во вкрапленниках калиевый полевой шпат размерами от 0,5 до 1 см. Основная ткань породы сложена калиевым полевым шпатом, кварцем, биотитом, редко - роговой обманкой. Акцессории представлены ильменитом, сфеном, апатитом, цирконом.

В итоге петрографического описания пород следует указать, что по преобладанию в составе акцессориев ильменита над магнетитом их следует относить к ильменитовой серии гранитоидов по С. Ишихара [7], и, следовательно, они характеризовались резко восстановленным режимом. Химический состав пород рудного поля Мурунтау сведен в табл. 1.

Таблица 1 Химический состав магматических образований золоторудного поля Мурунтау (оксиды в масс.%, элементы - в г/т

Компоненты

Породы

1

2

3

4

5

6

7

8

9

SiO2

54,4

54,1

55,71

71,43

75,13

74,04

67,15

56,13

56,24

TiO2

1,1

0,45

0,30

0,18

0,14

0,13

0,75

0,36

0,33

Al2O3

14,39

16,89

16,71

14,08

13,14

13,41

16,55

16,31

16,24

Fe2O3

0,87

3,40

0,61

0,92

0,91

1,15

1,94

0,92

0,95

FeO

7,32

6,32

6,37

2,01

0,92

1,09

1,85

5,29

5,12

MnO

0,14

0,14

0,11

0,05

0,01

0,01

0,13

0,13

0,14

MgO

6,2

3,45

5,98

2,0

0,43

0,87

0,55

4,49

4,51

CaO

6,15

5,8

7,9

1,7

2,8

0,8

2,01

7,1

6,9

Na2O

2,57

3,01

2,34

2,61

2,32

3,0

3,03

2,54

2,61

K2O

2,55

2,77

2,86

4,72

4,54

4,9

8,41

3,87

3,92

P2O5

0,21

0,08

0,06

0,03

0,03

0,02

0,23

0,06

0,07

Cумма

100,74

100,0

100,51

100,37

100,32

100,07

99,74

99,64

99,87

Li

25

24,5

24,2

35

15

14,5

28

37

40

Rb

109

94

97

190

368

264

189

166

170

Cs

3

4,7

5,1

18

25

8,5

4,8

5,5

6,1

Sr

407

390

395

260

270

70

241

120

130

Pb

7

8

7

65

20

10

33

18

20

Zn

10

11

11

112

50

12

48

23

22

Cu

12

15

14

225

45

14

27

22

25

Ta

12

13

14

18

10

3,5

14,5

15,1

16,2

Nb

14,8

15,7

16,8

23

13

57,6

35,7

62,3

64,1

Ge

0,7

0,7

0,7

0,6

0,3

0,7

0,9

0,9

1,0

U

2,4

3,5

3,4

10,4

9,4

14,5

17,5

18,5

19,1

Th

6,6

7,2

8,3

23,2

21,5

27,0

29,4

32,6

34,8

Th/U

2,75

2,06

2,44

2,23

2,29

1,86

1,68

1,76

1,82

Примечание. Анализы выполнены в лаборатории Центральной геолого-съёмочной экспедиции (Ессентуки). Дайки: 1-3 - кварцевые диориты; 4 - граниты биотитовые Сардаринского штока; 5, 6 - аляскитовые граниты Мурунского интрузива; дайки: 7 - кварцевые сиениты; 8, 9 - керсантиты.

Cледует отметить, что все породные типы, попавшие в выборку, не изменены метасоматически, о чём свидетельствуют значения отношений Th/U, повсеместно превышающие 1.

На диаграмме K2O-SiO2 породные типы рудного поля попадают в разные поля (рисунок).

Диаграмма K2O-SiO2 для породных типов рудного поля Мурунтау. Поля пород: 1 - абсарокит; 2 - шошонит; 3 - банакит; 4 - высококалиевый базальт; 5 - высококалиевый андезибазальт; 6 - высококалиевый андезит; 7 - высококалиевый дацит по [10].
Cерии пород: I - толеитовая; II - известково-щелочная; III - высококалиевый известково-щелочная; IV - шошонитовая. Породные типы рудного поля Мурунтау: 1 - дайки кварцевых диоритовых порфиритов; 2 - биотитовые граниты Сардаринского штока; 3 - аляскитовые граниты Мурунской интрузии; 4 - дайки керсантитов; 5 - кварцевый сиенит-порфир (дайка)

Биотитовые граниты Сардаринского гранита локализуются в поле высоко калиевой известково-щелочной серии в область высококалиевого дацита. Дайки кварцевых диоритовых порфиритов тяготеют к границе высококалиевой известково-щелочной и шошонитовой серии, располагаясь вблизи этой границы, локализуясь в полях высококалиевого андезибазальта и шошонита. Аляскитовые граниты (лейкограниты) Мурунской интрузии попадают в поле шошонитовой серии в область крайне дифференцированных разностей лейкогранитов. В это же поле попадают дайки керсантитов и тяготеют к области банакитов. А кварцевые сиенитовые порфиры также локализуются в поле шошонитовой серии, но в область крайне высоких концентраций калия и повышенных значений кремнекислоты (см. рисунок).

Таким образом, все породные интрузивные типы магмо-рудно-метасоматической системы (МРМС) Мурунтау, кроме биотитовых гранитов Сардаринского штока, попадают в поле шошонитовой серии, показывая различные уровни дифференциации степени продвинутости эволюции расплавов по кремнекислотности и содержанию калия.

В последнее десятилетие оживлённая дискуссия ведётся относительно возраста рудогенерирующего магматизма и связи с ним золотого оруденения месторождения Мурунтау. Сводка абсолютных значений возраста магматитов, околорудных метасоматитов и рудных образований представлена в табл. 2.

Как видно из приведенных данных, разброс возрастов магматизма и связанного с ними оруденения и околорудных и пострудных наложенных метасоматитов весьма широк. В этой связи важно точно определить возраст оруденения и привязать к нему возраст рудогенерирующего интрузивного импульса. Костицин Ю.А. на основе абсолютных определений возрастов анализируемых образований пришёл к выводу, что для генерации золотого оруденения на месторождении важнейшее значение имел дайковый магматизм второго этапа, в период которого формировались дайки кварцевых сиенит-порфиров и лампрофиров и близких к ним по возрасту 4 метасоматитов [4], имеющих возраст 273,1 ± 1,6 млн лет. Р. Морелли с соавторами определили возраст рудного арсенопирита с помощью рений-осмиевой изотопной системы, которой определены более объективные цифры от 287 до 295 млн лет (среднее значение 290 млн лет). И, таким образом, ближе к возрасту рудного арсенопирита находятся гранитные образования Мурунского и Сардаринского гранитных интрузий [9]. Пострудные наложенные прожилки и жилы кварц-турмалинового (257 млн лет), кварц-арсенопиритового (230,2 млн лет) и кварц-адулярового (219,4 млн лет) составов дают растянутую картину завершения гидротермальной жизни месторождения продолжительностью 36 млн лет. Общий интервал времени - от рудного этапа к заключительному пострудному - составляет 76 млн лет.

Таблица 2 Определения абсолютных возрастов итрузивных, метасоматических и рудных образований золоторудного поля Мурунтау

Интрузивные и рудные образования

Изотопные системы

Возраст, млн лет

Источник

Керсантит (дайка)

(87Sr/86Sr)0 ± 2σ

(0,70818 ± 14)

273,0 ± 3,0

Костицин, 1996 [5]

Кварцевый сиенит-порфир (дайка)

(87Sr/86Sr)0 ± 2σ

(0,7071 ± 39)

274,2 ± 5,7

Костицин, 1996 [5]

Кварцевый диорит-порфирит (дайка)

(87Sr/86Sr)0 ± 2σ

0,70754 ± 4)

284,4 ± 1,4

Костицин, 1996 [5]

Диоритовый порфирит (дайка)

(87Sr/86Sr)0 ± 2σ

0,70706 ± 64)

285,9 ± 6,9

Костицин, 1996 [5]

Биотитовый гранит (Сардаринский шток)

(87Sr/86Sr)0 ± 2σ

0,70789 ± 13)

286,2 ± 1,8

Костицин, 1996 [5]

Аляскитовый гранит (Мурунская интрузия)

(87Sr/86Sr)0 ± 2σ

0,716 ± 15)

287,1 ± 4,6

Костицин, 1996 [5]

Околорудный Би-ПШ-Кв-метасоматит

(87Sr/86Sr)0 ± 2σ

0,71612 ± 6)

273,2 ± 2,8

273,1 ± 1,6

Костицин, 1996 [5]

Арсенопирит рудного прожилка

187Os/186Os:

187Re/186 Os

287,0 ± 2,5

295,4 ± 6,1

Morelli et al., 2007 [9]

Шеелит I

Шеелит II (в рудах)

Sm-Nd

351 ± 22

279 ± 18

Kempe et al., 2001 [8]

Кв-Тур наложенная на руду жила

(87Sr/86Sr)0 ± 2σ

(0,71527 ± 39)

257 ± 13

Костицин, 1996 [5]

Кв-Арс жила

(87Sr/86Sr)0 ± 2σ

(0,72065 ± 9)

230,2 ± 3,5

Костицин, 1996 [5]

Кв-Ад жила

(87Sr/86Sr)0 ± 2σ

(0,751 ± 8)

219,4 ± 4,2

Костицин, 1996 [5]

Примечание. Сокращения: Ад - адуляр, Арс - арсенопирит, Би - биотит, Кв - кварц, ПШ - полевой шпат.

Расшифровка флюидного режима интрузивных образований золоторудного поля Мурунтау (табл. 3) показывает, что гранитоиды Сардаринского массива и дайки гранодиорит-порфиров характеризуются очень высокими давлениями (9-6 МПа) (по соотношениям AlVI к AlIV в биотитах) и температурами (890-900°С) при кристаллизации, что отвечает условиям абиссальной фации. Во флюидном режиме гранитоидов отмечены высокие значения фугитивностей и парциальных давлений HCl, H2O и CO2 (см. табл. 3).

Характерны более высокие параметры парциальных давлений воды и углексилоты во флюидах аляскитовых гранитов Мурунской интрузии по сравнению с гранитами Сардаринского штока. Флюиды характеризовались высокой восстановленностью (Квос). Магматогенные флюиды имели низкие летучести кислорода и повышенные значения восстановленности флюидов в дайковых образованиях, а также заметно были обогащены водой, углекислотой и хлором (см. табл. 3). Характерны более высокие значения восстановленности флюидов и концентрации фтора (MHF) в постгранитных дайках, особенно в керсантитах, указывающие на подток более глубинных трансмагматических флюидов при их формировании. Возможно, что этот источник был глубже астеносферного, так как формирование комплексной рудной системы Мурунтау происходило в постколлизионной обстановке, инициированной плюмтектоникой [3]. Вероятно, формирование МРМС Мурунтау происходило в результате высокотемпературных сверхглубинных флюидов, характеризующихся повышенной магнезиальностью (широкий и мощный ореол флогопитовых метасоматитов) и обогащённостью S, Ni, Co, Au, Ag, Mo, Pt, Pd, Bi и другими халькофильными элементами, имеющими первичную плюмовую природу, как это считает Ф.А. Летников [6].

Таблица 3 Некоторые параметры флюидного режима дифференциатов МРМС Мурунтау

Параметры флюидного режима

Граниты Сардаринского массива

Аляскитовые граниты Мурунской интрузии

Дайки

сиенит-порфиров

гранодиорит-порфиров

керсантитов

Т, °С

900

870

890

900

910

f O2

-12,4

-13,1

-13,6

-14,3

-14,8

f H2O

3225

2350

3116

3872

3125

p H2O

2820

2950

2610

3550

2810

p CO2

2950

3100

2390

3728

4245

lgfHF/lgfHCl

-2,25

-2,1

-2,14

-1,55

-1,2

Квос

0,71

0,72

0,77

0,85

0,88

у

186,3

187,2

188,4

190,8

191,2

MHF

0,023

0,105

0,084

0,112

0, 136

Примечания: Т, °С - температура кристаллизации пород; f O2, f H2O - фугитивности кислорода и воды соответcтвенно, в 102 кПа; p H2O, p CO2 - парциальные давления воды и углекислоты соответственно, в 102 кПа ; К вос. - коэффициент восстановленности флюидов по Ф.А. Летникову; у - потенциал ионизации биотитов по В.А. Жарикову; MHF - концентрации плавиковой кислоты во флюидах, моль/дм3 по [1].

Заключение

В итоге следует отметить, что нет большого смысла в определении точного интрузивного импульса, с которым может быть связано золотое оруденение месторождения Мурунтау. Петрологические данные, приведенные выше, указывают, что преобладающая часть интрузивных образований тяготеет и относится к шошонитовой серии различной эволюционной продвинутости породных типов, формирование которой связано с процессами мантийно-корового взаимодействия в результате функционирования активного плюма, диффреренциации в глубинном очаге с участием фракционной кристаллизации полевых шпатов, контаминации корового материала [2, 5]. Супергигантское золоторудное месторождение Мурунтау формировалось по сложному сценарию несколько десятков миллионов лет, соизмеримых с функционированием плюма. Правильнее говорить о связи золотого оруденения не с конкретным интрузивным импульсом, а с эволюцией глубинного магматического очага, в который поступали неоднократные инъекции и подпитка высоко восстановленных плюмовых и астеносферных источников. Из этого долгоживущего глубинного очага время от времени происходило отщепление магматических дериватов, восстановленных флюидных систем, формировавших громадные объёмы магнезиальных метасоматитов и мультистадийных гидротермальных растворов, о чём свидетельствует большой временной разброс цифр магматизма, метасоматитов и рудных образований.

Рецензенты:

  • Поцелуев А.А., д.г.-м.н., профессор, зав. кафедрой общей геологии и землеустройства ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск;
  • Бочаров В.Л., д.г.-м.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет» Минобрнауки России, г. Воронеж.

Работа поступила в редакцию 11.04.2012.


Библиографическая ссылка

Гусев А.И., Гусев Н.И. ФЛЮИДНЫЙ РЕЖИМ И ПЕТРОЛОГИЯ ШОШОНИТОВЫХ ГРАНИТОИДОВ СУПЕРГИГАНТСКОГО ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ МУРУНТАУ // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 6-1. – С. 13-18;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=29881 (дата обращения: 14.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074