Особенности развития вулканизма в колчеданных рудных полях северо-западной части рудного алтая и восточной тувы

ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ВУЛКАНИЗМА В КОЛЧЕДАННЫХ РУДНЫХ ПОЛЯХ
СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ РУДНОГО АЛТАЯ И ВОСТОЧНОЙ ТУВЫ

И. В. Гаськов, В. А. Симонов

Институт геологии и минералогии СО РАН, Новосибирск, [email protected]u
Колчеданно-полиметаллические месторождения, широко развитые в Рудном Алтае и Восточной Туве, относятся к вулканогенно-гидротермальному типу и связанны с проявлением соответственно девонского и кембрийского вулканизма.

Девонские колчеданно-полиметаллические месторождения северо-западной части Рудного Алтая, территориально входящие в состав Российской Федерации, являются составной частью протяженного Рудноалтайского полиметаллического пояса и включают более двух десятков колчеданно- полиметаллических и барит- полиметаллических месторождений (Корбалихинское, Среднее, Золотушинское, Юбилейное, Таловское, Рубцовское и др.). Оруденение генетически связано с многоактным вулканизмом контрастной базальт-риолитовой формации.

Кембрийские колчеданно-полиметаллические месторождения Восточной Тувы (Кызыл-Таштыг и Дальнее) приурочены к вулкано-тектонической депрессии, расположенной в юго-восточной части Улугойской металлогенической зоны. Месторождения локализуются среди нижнекембрийских существенно вулканогенных отложений и генетически связаны с дифференцированной базальт-андезит-дацитовой существенно натровой формацией известково-щелочной серии.

Вопросам изучения специфики вулканогенных образований разных рудных районов с колчеданно-полиметаллическим оруденением посвящены многие работы [Зайков, 1976, Авдонин,1987]. Однако, проблема выявления отличительных физико-химических и геохимических признаков собственно рудоносных расплавов в процессе развития вулканогенных систем в различных районах с колчеданным оруденением остается открытой. Большинство работ в этом направлении основано на изучении “особенностей рудоносного вулканизма” на основе исследования собственно вулканогенных пород, которые являются конечными продуктами кристаллизации магм и не в полной мере отражают свойства первичного расплава. Возможности для изучения первичных расплавов дают исследования расплавных включений в минералах вулканогенных пород. Законсервированный расплав в таких включениях позволяет установить первичные признаки магматических образований и специфику рудоносных расплавов. Поэтому в своей работе помимо традиционных методов исследования вулканитов мы использовали анализ расплавных включений в кварце кислых пород и в клинопироксенах базальтоидов на примере месторождений Юбилейное (Рудный Алтай) и Кызыл-Таштыг (Тува).

В составе контрастной базальт-риолитовой формации Рудного Алтая отмечается преобладание кислых пород над основными в соотношении 9:1. Отличительной особенностью кислых вулканитов Рудного Алтая является весьма высокая кремнистость, равная в среднем 75,40%. Породы отличаются невысокой щелочностью, составляющей суммарно в среднем 5,44%. По составу щелочей породы изменяются от натриево-калиевых до калиево-натриевых разновидностей. Среднее содержание K₂O (2,81%), несколько превышает над Na₂O – 2,63%. В геохимическом плане кислые породы характеризуются повышенным содержанием (в 2-10 раз выше кларка) свинца, цинка, меди и бария [Гаськов и др., 1999]. В пределах участка Юбилейного месторождения кислые вулканогенные образования представлены лавовыми потоками дорудного (живетского) возраста и субвулканическими телами рудоносных франских риолитовых порфиров и пострудных риолит-дацитовых порфиров фаменского возраста. Исследовались образцы, представляющие все разновидности этих порфиров. Были изучены химические составы, содержания рудных, редких и редкоземельных элементов, а также летучих в расплавных включениях из кварца в дорудных, рудоносных и пострудных риолитовых порфирах и проведено сопоставление с данными, полученными непосредственно по породам [Симонов и др., 2005]. Анализ химического состава включений показывает в целом сходство исследуемых расплавов с валовым составом пород. Содержания редкоземельных элементов в расплавных включениях по данным ионного зонда в общем соответствуют данным, полученным по самим риолитовым порфирам и хорошо согласуются с информацией по риолитам Курило-Камчатской островной дуги, что подтверждает островодужные условия их формирования (рис. 1). Определение с помощью ионного зонда рудных компонентов в расплавных включениях риолитовых порфиров Юбилейного месторождения выявило близкие к кларку содержания свинца, бария и других редких элементов. Высокие значения установлены лишь для меди. Её концентрации в расплавах дорудного (844-7118 г/т) и рудоносного (124-1393 г/т) вулканизма в десятки и сотни раз превышают кларковые значения и величины в пострудных расплавах (25-97 г/т) (рис. 2). Анализ расплавных включений на ионном зонде выявил также различную флюидонасыщенность кислых расплавов. Максимальные концентрации воды (2,31-4,30%) установлены в рудоносных расплавах, а наиболее сухими (0,45-0,73%) являются дорудные магмы, характеризующиеся наибольшими содержаниями меди (табл. 1). Температуры гомогенизации расплавных включений имеют различные величины для изученных пород. Для рудоносных и пострудных порфиров установлены близкие температуры гомогенизации, изменяющиеся в диапазоне 1050-1180С, а для дорудных порфиров эти температуры значительно выше и составляют 1230-1250С.

Нижнекембрийские вулканогенные породы Улугойской зоны относятся к последовательно дифференцированной базальт-андезит-дацитовой формации известково-щелочной серии с натровым уклоном, где содержания Na₂О колеблятся в пределах 2-6%, а К₂О не превышают 2%. В геохимическом плане эти породы характеризуются повышенными содержаниями цинка и меди. В пределах участка месторождения Кызыл-Таштыг в строении терригенно-вулканогенной толщи (туматтайгинская свита Є₁tm) выделяется три разнородных пачки: нижняя существенно базальтового состава; средняя (рудовмещающая), сложенная чередованием глинисто-кремнистые алевролитов, вулканомиктовых песчаников, туфов андезит-базальтового и дацитового состава и верхняя, представленная в основном андезито-базальтами и туфами среднего состава. Кроме того, в разрезе толщи широко развиты субвулканические дайковые и субсогласные тела, являющимися комагматами всех эффузивных аналогов. Оруденение приурочено к вулканогенно-осадочным отложениям андезит-дацитовой пачки. Оно представлено компактной линзовидной залежью зонального строения, сформировавшейся на дне морского бассейна синхронно с вмещающими породами [Зайков, 1991].

С целью выявления особенностей состава расплава и его эволюции было проведено изучение расплавных включений в подрудных, рудовмещающих и надрудных вулканогенных образованиях. По расплавным включениям в клинопироксене базальтов и кварце андезитов были изучены химический состав, содержания рудных, редких и редкоземельных элементов, а также летучих компонентов. В целом, для всех расплавных включений отмечается более кислый состав по сравнению с составом вмещающих их пород. Также по сравнению с породами они обеднены глиноземом (Al₂O₃), железом (Fe₂O₃) и Na₂O. Температуры гомогенизации включений в целом согласуются с их составом и имеют следующие величины: в клинопироксенах подрудной существенно базальтовой пачки они имеют наиболее широкий диапазон (1085-1210^оС), в надрудной андезито-базальтовой напротив изменяются в узком пределе – 1130-1190^оС, а в кварце андезито-дацитовых пород рудовмещающей толщи эти величины составляют 920-1150^оС. Анализ расплавных включений в кварце андезито-дацита показал, что кислый расплав обогащен РЗЭ и конфигурация спектров в целом совпадает с данными по включениям в риолитах Рудного Алтая и отвечает риолитам Курило-Камчатской островной дуги (рис. 1). Содержания рудных и редких элементов во включениях имеют кларковые величины. Исключение составляет медь, концентрации (325-1028 г/т) которой, как и в расплавах Юбилейного месторождения, превышают кларковые величины в 30-100 раз. Но в отличие от кислых расплавов рудоносных риолитовых порфиров Юбилейного месторождения кислые расплавы включений в андезито-даците рудовмещающей пачки месторождения Кызыл-Таштыг характеризуются значительно меньшими концентрациями воды – 0.41-0.87 мас.%.

Таким образом, проведенные исследования развития колчеданных рудно-магматических систем на Рудном Алтае и в Туве показали, что при некоторых чертах их сходства – островодужные условия образования, дискретное многоэтапное проявление, связь с колчеданно-полиметаллическим оруденением, отмечаются и существенные отличия.

Мантийно-коровая природа базальт-риолитовой формации (Рудный Алтай) обусловила резкое преобладание в её составе кислой составляющей. На ранних этапах её развитие формировались кислые высокотемпературные сухие расплавы с высоким содержанием меди (844-7118 г/т). Обогащение расплавов медью связано, вероятно, с привносом её мантийными газовыми потоками. Наиболее вероятная форма нахождения меди в расплаве это хлоридные комплексы. При дальнейшем развитии системы сухие расплавы сменялись водонасыщенными и содержание меди в силикатном расплаве уменьшалось (124-1393 г/т), что, по-видимому, было связано с обособлением флюидной фазы и экстрагированием в неё части меди из расплава. На заключительных этапах развития магматической системы формировались магмы, обедненные флюидными и рудными компонентами.

Базальт-андезит-дацитовая формации северо-востока Тувы представляет собой продукт дифференциации мантийных базальтовых магм. Кислые породы играют в ней подчиненную роль и являются остаточными продуктами кристаллизационной дифференциации исходных базальтовых расплавов, а повышенные содержания меди (325-1028 г/т), очевидно, связаны с накоплением её в остаточных расплавах за счет повышенного кларка этого элемента в исходных основных породах. Не высокие концентрации воды (0.41-0.87 мас.%), по-видимому, способствовали сохранению повышенных содержаний меди в силикатном расплаве на этом этапе эволюции магматической системы.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 05-05-64341), интеграционного проекта совместных исследований Сибирского и Уральского отделений РАН (№ 6.8), целевой программы Минобрнауки Российской федерации (проекты РНП.2.1.1.1840, РНП.2.1.1.702) и Научной школы НШ-4933.2006.5.

Список литературы

Авдонин В. В. Ликвация и формирование рудоносных вулканогенных комплексов. Изд-во МГУ, 1987, 238 с.

Гаськов И. В., Дистанов Э. Г., Калугин И. А., Тикунов Ю. В. Металлогеническая специализация и петрохимические особенности девонского вулканизма Рудного и Горного Алтая // Геология и геофизика, 1999, № 5. С. 703-715

Зайков В. В. Вулканизм и сульфидные холмы палеоокеанических окраин (на примере колчеданоносных зон Урала и Сибири). М.: Наука, 1991, 204 с.

Зайков В. В. Рудоносные вулканические комплексы протерозоя и кембрия Тувы. Новосибирск: Наука, 1976, 127 с.

Симонов В. А., Гаськов И. В., Борисенко А. С., Ковязин С. В. Эволюция геохимических параметров кислых расплавов при формировании колчеданных месторождений Рудного Алтая // Доклады Академии Наук, 2005, т.403, № 5. С. 674-677.

Boynton W. V. Geochemistry of the rare earth elements: meteorite studies // Rare earth element geochemistry. Elsevier, 1984. P. 63-114.

Рис. 1. Распределение редкоземельных элементов в расплавных включениях в кварце

р

иолитовых порфиров Юбилейного месторождения и андезито-дацитовых порфиритов месторождения Кызыл-Таштыг.

1 – РЗЭ в расплавных включениях в кварце андезито-дацита месторождения Кызыл-Таштыг; 2 – поле распределения РЗЭ в расплавных включениях в кварце риолита Юбилейного месторождения; 3 – распределение РЗЭ в риолитах Курило-Камчатской островной дуги. Содержания элементов нормированы к составу хондрита согласно [Boynton, 1984].