Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ РУДОФОРМИРУЮЩЕЙ РОЛИ СИЛЛА ДАЦИТА НА ПОКРОВСКОМ ЭПИТЕРМАЛЬНОМ ЗОЛОТОРУДНОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ ПРИАМУРЬЯ

Остапенко Н.С. 1 Нерода О.Н. 1
1 ФГБУН «Институт геологии и природопользования» Дальневосточного отделения Российской академии наук
Исследованы особенности формирования и локализации рудных тел Покровского золоторудного месторождения и их вероятные генетические связи с субвулканическим силлом дацитов. Установлены признаки более тесных связей рудных тел месторождения с субвулканическим силлом, нежели парагенетическая, обосновываемая предшественниками. Проведены лабораторные эксперименты, моделирующие внедрение силла в экранированную гидротермальную систему и его тепловое воздействие на флюид. Исследованы особенности конвекции флюида в гидротермальной системе в тепловом поле модели силла. Установлены: длительная сохранность структуры конвекции флюида относительно участка доминирующего поднятия поверхности силла во времени от момента внедрения расплава и кристаллизации до остывания магматического тела; корреляция размещения богатых золотом участков над ним с зонами смешивания относительно охлажденных фланговых вод с нагретыми силлом водами по периферии купола. По этим и другим признакам сделан вывод о синрудности и реальной рудоформирующей роли магматического силла на этом месторождении. Отмечена важность факта установления конкретных признаков рудоформирующей роли малых интрузий для локального прогноза новых магматогенно-гидротермальных рудных объектов как в Приамурье, так и в других регионах в аналогичных геологических обстановках.
месторождения золота
синрудные малые интрузии
плотностная конвекция гидротерм
особенности локализации рудных тел
1. Дементиенко А.И. Геолого-структурные и геохимические особенности золотого оруденения, петрохимия рудоносных комплексов Покровского месторождения: автореф. дис. канд. геол.-мин. наук. – Благовещенск, 1997. – 24 с.
2. Власов Н.Г., Дмитренко В.О., Капанин В.П. и др. Приамурская золоторудная провинция // Золоторудные месторождения России / отв. ред. М.М. Константинов. – М., 2010. – С. 187–212.
3. Остапенко Н.С., Нерода О.Н. К обоснованию рудоформирующей роли силла дацитов на Покровском золоторудном месторождении // Вопросы геологии и комплексного освоения природных ресурсов Восточной Азии: тезисы докл. Второй Всерос. науч. конф. (Благовещенск, 15–16 окт. 2012 г.). – Благовещенск 2012. – С. 117–120.
4. Остапенко Н.С., Нерода О.Н., Сафронов П.П. Геологические условия, факторы формирования и особенности минералогии руд Покровского золото-серебряного месторождения (Приамурье) // Тихоокеанская геология. – 2013. – Т. 32, № 5. – С. 19–34.
5. Хомич В.Г., Борискина Н.Г. Инъективные структуры и золото-серебряное оруденеие покровского рудного поля (Приамурье) // Геология рудных месторождений. – 2003. – Т. 45, № 1. – С. 24–42.

Золоторудное месторождение Покровское размещается на северной окраине Амурского микроконтинета (координаты: 53°09′ с.ш., 126°18′ в.д.) в зоне коллизии Северо-Азиатского и Сино-Корейского кратонов. Оно локализовано на стыке раннемелового Сергеевского гранитоидного плутона верхнеамурского интрузивного комплекса и Тыгда-Улунгинской вулкано-тектонической структуры (ВТС) раннего мела на западном фланге Умлекано-Огоджинского вулкано-плутонического пояса. Расположено оно в основном в гранитоидах цокля ВТС под вулканитами в прижерловой части палеовулкана [2, 3, 5]. Рудное поле имеет размеры около 20 км2. Рудные тела в нем установлены на трех участках, но наиболее крупные из них компактно размещаются на Центральном участке в гранитоидном куполе указанного интрузива северо-западнее жерла палеовулкана (рис. 1).

pic_10.tif

Рис. 1. Схема геологического строения Центрального участка Покровского месторождения (а – план, б – разрез) с предполагаемой конвекцией флюидов в связи с купольным поднятием поверхности силла дацита: 1 – гранитоиды; 2 – остаточные вулканиты экрана в плане (а) и на разрезе (б); 3 – жерловина вулкана; 4 – Сергеевский сброс; 5 – оси гребневидных поднятий силла дацита (а) и выход его купола на поверхность (б); 6 – контуры промышленных золоторудных тел в проекции на поверхность и в разрезе; 7 – вероятные направления конвективного движения флюида: приток охлажденных флюидов (а) и отток флюидов, нагретых силлом дацита (б)

Жильно-прожилковая минерализация сформировалась в 4–5 стадий и относится к убогосульфидной золото-кварцевой формации. В разрезе месторождения рудные тела находятся выше субвулканического силла дацита сложной морфологии лакколитообразной формы переменной мощности (1–65 м). Он имеет куполовидное поднятие поверхности на Центральном участке и гребневидное доминирующее поднятие на северо-восточном фланге. Считается, что это инъективное тело подчеркивает положение и строение рудоконтролирующего купола Сергеевской гранитоидной интрузии [5]. По другой версии силл размещается в зоне рудоконтролирующего пологого надвига [1]. По обеим версиям он является дорудным и играет рудоконтролирующую роль в качестве нижнего экрана.

К настоящему времени покровные вулканиты значительно эродированы. Их небольшие остаточные поля сохранились на отдельных участках севернее, восточнее, южнее и юго-восточнее жерла палеовулкана. Все выявленные рудные залежи приурочены к пологозалегающей тектонической гранитной пластине переменной мощности (10–160 м), отделенной от остальной части гранитоидного купола пологим субвулканическим силлом дацита. Примечательно, что все жильно-прожилковое оруденение размещается выше кровли этого инъективного магматического тела. На основании изложенного считается, что это магматическое тело, внедрившееся по пологому межформационному срыву [5] или надвигу [1], является дорудным и выполняет рудоконтролирующую роль, а связь золотого оруденения с силлом парагенетическая.

Однако ряд признаков, установленных нами и отмечаемых другими исследователями, позволили нам предположить более тесную связь оруденения с этим малым магматическим телом, а именно рудоформирующую, и считать силл дацитов синрудным. Главные из этих признаков следующие:

– отсутствие на месторождении наложенного богатого оруденения на силл, на его апофизы и на гранитоиды ниже силла;

– отсутствие богатого золотого оруденения непосредственно над купольной частью силла [1, 4];

– размещение рудных тел исключительно над силлом, а именно в тесной пространственной связи с зонами перехода его участков обычной мощности к вышележащим раздувам [3].

Рабочая гипотеза и решаемые задачи

Суть выдвинутой рабочей гипотезы состоит в том, что внедрившийся силл (расплав) в околожерловую экранированную вулканитами положительную структуру, трещинно-поровое пространство которой к тому времени уже было заполнено флюидами, оказал двойное воздействие на прилегающие породы и флюиды. Под напором внедрившегося расплава произошли дополнительные деформации пород с подновлением систем существовавших нарушений и появлением дополнительных разрывов. Вследствие этого значительно увеличилась пористость и проницаемость брекчированных пород. Дополнительный нагрев флюидов экранированной гидротермальной рудообразующей системы (ЭРГС) активизировал их плотностную динамику в градиентном температурном поле, что существенно повлияло на рудоотложение. В лабораторных экспериментах, моделирующих этот процесс, ставилась задача проследить зарождение, развитие и деградацию конвективной динамики флюида в ЭРГС месторождения и соотнести с ее структурой реальное положение обогащенных золотом участков месторождения, выявленных по результатам разведки, и сделать обоснованные генетические выводы.

Материалы и методы исследования

Исследования производились на оригинальной, специально сконструированной лабораторной установке с встроенной моделью силла по выбранному разведочному буровому профилю через центральную часть месторождения с установленным размещением выявленных промышленных тел (рис. 2).

Двухсекционный сосуд (1); штуцеры: впускной (2) и выпускные (3) для теплоносителя и штуцер для выпуска воздуха (4); пятиугольниками показаны места размещения кристаллов цветового индикатора для визуализации потоков «флюида». Римскими цифрами пронумерованы конвективные ячейки (индексом отмечены локальные неустойчивые).

Заштрихованы основные зоны смешения нагретого и частично охлаждённого опускающегося «флюида».

Установка состоит из двухсекционного сосуда, изготовленного из прозрачного органического стекла. Ее размеры составляют 80×400×400 мм. По вертикали сосуд герметично разделен на две части медной пластиной толщиной 1 мм. Она копирует форму силла в поперечном сечении и является его моделью. Верхняя часть сосуда служила для размещения воды, выполнявшей роль трещинно-порового флюида в надсилловом пространстве; нижняя – для размещения нагревателя медной пластины (модели силла) до заданной температуры. Нагрев модели проводился путем подачи из специальной емкости в нижнюю часть установки нагретой до определенной температуры воды в проточном режиме. Установка позволяет создавать перепад температур между «флюидом» (холодная вода) и «нагретым силлом» от нескольких десятков до 1 градуса и наблюдать через прозрачные стенки процесс зарождения, перестройки, стабилизации и деградации конвекции флюида. Для визуализации потоков «флюида» использовался цветовой индикатор – кристаллы KmnO4, помещаемые в нужные точки модели силла (прогибы, склоны, гребни) или в виде капель концентрированного раствора этого вещества, подаваемых в нужные точки движущейся жидкости в объеме верхнего сосуда. Развитие конвекции жидкости фиксировалось видеокамерой. Температуры модели и флюида контролировались ртутным и электронным термометрами, а общая структура температурного поля периодически фиксировалась тепловизором Flir-3. Роль породного экрана в экспериментах выполнял «надфлюидный» слой воздуха в верхнем сосуде. Эксперимент завершался совместным анализом всей информации.

pic_11.tif

Рис. 2. Движение «флюида» над моделью внедрившегося в ЭРГС магматического силла на этапе установившейся конвекции при перепадах температур на границе «силл ‒ флюид» 30–20 °С

В серии экспериментов с варьированием перепадов исходных температур «флюид/нагреватель модели» были изучены: динамика потоков, перестройка конвективной системы во времени, влияния фрагментов сложной поверхности силла (прогибы и поднятия его поверхности и главного гребня) на движение подогретой жидкости; структура упорядоченного движения, направления и относительные скорости движения потоков при различных перепадах температур, размещение зон дивергенции, конвергенции и смешения потоков.

Результаты исследования и их обсуждение

Движение жидкости над моделью силла возникает с момента начала нагрева медной пластины, означающего внедрение расплава. Сразу же возникают вертикальные струи подкрашенной воды. Очень быстро такая кратковременная простая упорядоченность преобразуется в сложную картину. Вертикальные потоки остаются над всеми возвышенными участками поверхности, а от центров прогнутых участков потоки наклоняются в сторону соседних возвышающихся. Затем они выполаживаются и приобретают параллельное склонам движение и достигают их гребней. Через некоторое время жидкость в системе, в том числе и над невысокими боковыми гребнями, приобретает упорядоченное общее движение в сторону доминирующего поднятия. Над ним формируется основной восходящий поток с повышенной скоростью движения. Здесь воды наиболее нагретые. В верхней части этого потока вблизи «экрана» формируется зона дивергенции – поток разделяется и движется к флангам модели силла, где происходят погружения обеих ветвей. Здесь скорости движения потоков снижаются. Опустившийся над флангом поток разворачивается в сторону доминирующего поднятия поверхности силла и включается в рециклинг. При этом нижняя часть потока нагревается силлом. Над фланговыми отрезками модели происходит конвергенция потоков с последующим турбулентным перемешиванием погружающихся относительно охлажденных вод с подогретыми водами над промежуточным отрезком силла. Ближе к основному гребню силла жидкость уже более нагрета, скорость движения потока возрастает, а направление его движения над вершиной переходит в вертикальное. При постоянной температуре нагрева модели, за счет тепломассопереноса и разогрева конвективно перемешивающейся жидкости, перепад температур в системе «модель – флюид» постепенно снижается. При этом скорость движения потоков так же уменьшается, а при выравнивании температур на границе «силл ‒ флюид» конвекция полностью прекращается.

В специальном эксперименте (кристалл KmnO4 помещен в крайнем фланговом прогибе) было установлено, что фланговый «флюид» довольно быстро включается в общий цикл движения и вскоре достигает (по характерной окраске) доминирующего поднятия модели силла. Это означает, что в формировании каждого рудного тела месторождения участвует весь флюид соответствующего фланга ЭРГС относительно доминирующего гребня (купола).

Несомненно, аналогично наблюдаемому в эксперименте конвектировал и трещинно-поровый флюид при внедрении в породы месторождения реального силла. На основании сделанных в экспериментах на модели силла наблюдений за движением флюидов и анализа реальной геологической ситуации по приведенному разрезу нам удалось приблизиться к разгадке выше отмеченных особенностей размещения рудных тел на центральном участке Покровского месторождения, а также на других участках, и сделать следующие обоснованные выводы.

1. Все обогащенные золотом рудные тела размещаются над субвулканическим силлом дацита в промежуточных зонах между его фланговыми участками и доминирующим гребневидным поднятием (рис. 1 и 2). На этих отрезках (рис. 2) длительное время существовали условия для смешивания опускающихся относительно охлажденных флюидов с подогреваемыми силлом и господствовали промежуточные температуры. При прохождении потоками зон брекчирования, повышенной трещиноватости пород и открытых полостей, давления флюида в таких наиболее проницаемых участках резко снижались, вызывая их гетерогенизацию, снижение температуры, пересыщение растворенными компонентами и отложение минералов, в том числе золота. В них формировались жильно-прожилковые зоны и штокверки.

2. Длительное пространственное сохранение установившегося режима конвекции трещинно-порового флюида, с момента внедрения в породы расплава до его полной закристаллизации на участках максимальной мощности формирующегося силла и дальнейшего его остывания до температуры вмещающих пород, обеспечивало телескопированное отложение минеральных парагенезисов всех стадий рудного процесса и накопление в рудах золота.

3. Участки месторождения над удаленными от доминирующего гребня (купола) маломощными флангами силла слабо золотоносны по причине отсутствия факторов, приводящих к пересыщениям флюида.

4. Время формирования богатого золотого оруденения на месторождении соответствовало суммарному времени кристаллизации внедрившегося расплава и остывания силла до температуры окружающих пород в ЭРГС, то есть времени существования конвективной системы. На участках рудного поля, где нет сочетания положительных экранированных структур и силла, промышленные концентрации золота разведкой не выявлены.

Из изложенного однозначно следует, что силл дацита на Покровском месторождении несомненно, являлся синрудным, рудоформирующим. Изложенные результаты исследования процесса рудообразования важны в генетическом плане и должны учитываться при прогнозировании новых рудных объектов на территориях Приамурья и других регионов со сходной геологической обстановкой и проявлениями минерализации аналогичных гидротермальных рудных формаций.

Исследования выполнены при частичной финансовой поддержке гранта ДВО РАН 12-III-A-08-183.

Рецензенты:

Сорокин А.П., д.г.-м.н., профессор, председатель, ФГБУН «Амурский научный центр» Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Благовещенск;

Стриха В.Е., д.г.-м.н., профессор, кафедра геологии и природопользования, ФГБОУ ВПО «Амурский государственный университет», г. Благовещенск.


Библиографическая ссылка

Остапенко Н.С., Нерода О.Н. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ РУДОФОРМИРУЮЩЕЙ РОЛИ СИЛЛА ДАЦИТА НА ПОКРОВСКОМ ЭПИТЕРМАЛЬНОМ ЗОЛОТОРУДНОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ ПРИАМУРЬЯ // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 2-27. – С. 6050-6054;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=38617 (дата обращения: 12.08.2020).

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