Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

ГЕОХИМИЯ АКЦЕССОРНОГО ПИРИТА ЛАМПРОФИРОВ ЧОЙСКОГО СКАРНОВОГО ЗОЛОТО-ТЕЛЛУРИДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ГОРНОГО АЛТАЯ

Гусев А.И. 1 Табакаева Е.М. 1
1 Алтайский государственный гуманитарно-педагогический университет им. В.М. Шукшина
В статье приведены данные по содержаниям и особенностям распределения большого спектра химических элементов в акцессорных пиритах лампрофиров Чойского месторождения. Пирит представлен кубическими и комбинированными формами куба и октаэдра. Наибольшие концентрации золота и теллура в пиритах свойственны комбинированным формам керсантитов. В пиритах проявлены высокие значения тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ М- типа, коррелируемые с высокими концентрациями золота. Перенос золота осуществлялся хлоридными соединениями. Процессы кристаллизации пиритов протекали в условиях не подчинения заряд-радиус-контролируемого поведения элементов.
геохимия
пирит
лампрофиры
химические элементы
тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов
золото
теллур
1. Виноградов А.П. Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных пород земной коры // Геохимия, 1962. – № 7. – С. 555–572.
2. Иванов В.В. и др. Средние содержания элементов-примесей в минералах. – М.: Недра, 1973. – 208 с.
3. Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия. Общая теория. – М.: Мир, 1969. – 224 с.
4. Рябчиков И.Д. Физико-химический анализ условий отделения рудоносных растворов из гранитных магм. Источники рудного вещества эндогенных месторождений. – М., 1974. – С. 30–33.
5. Anders E., Greevesse N. Abundences of the elements: meteoric and solar // Geochim. Cosmochim. Acta. – 1989. – V. 53. – Р. 197–214.
6. Bau M. Controls on the fractionation of isovalent trace elements in magmatic and aqueous systems: evidence from Y/Ho, Zr/Hf, and lanthanide tetrad effect // Contrib. Miner. Petrol. 1996. – V. 123. – P. 323–333.
7. Buhn B., Trumbull R.B. Comparison of petrogenetic signatures between mantle-derived alkali silicate intrusives with and without associated carbonatite. Namibia // Lithos, 2003. – V. 66. – P. 201–221.
8. Irber W. The lanthanide tetrad effect and its correlation with K/Rb, Eu/Eu*, Sr/Eu, Y/Ho, and Zr/Hf of evolving peraluminous granite suites // Geochim Cosmochim Acta. – 1999. – V.63. – № 3/4. – P. 489–508.
9. Jego S., Pichavant M. Gold solubility in arc magmas: Experimental determination of the effect of sulfur at 1000 °C and 0.4 GPa // Geochim. Cosmochim. Acta, 2012. – V. 84. – P. 658–670.
10. Porter E.W., Ripley E. Petrologic and stable isotope study of the gold-bearing breccia pipe at the Golden Sunlight deposit, Montana // Econ. Geol., 1985. – V.80. – P. 1689–1706.
11. Takahashi Y., Yoshida H., Sato N., Hama K., Yusa Y., Shimizu H. W- and M-type tetrad effects in REE patterns for water-rock systems in the Tono uranium deposit. Central Japan // Chem. Geol., 2002. – V. 184. – P. 311–335.
12. Veksler I.V. Liquid immiscibility and its role at the magmatic-hydrothermal transition: a summary of experimental studies // Chem Geol., 2004. – V. 210. – P. 7–31.
13. Wang X., Wang T., Jahn B.M., Hu N., Chen W. Tectonic significance of Late Triassic post-collisional lamprophyre dykes from the Qinling Mountains (China) // Geol. Mag., 2007. – V. 144. – № 5. – P. 837–848.
14. Wasson J.T., Kallemeyn G.W. Composition of chondrites // Phil. Trans. R. Soc. Lond, 1988. – V. 201. – Р. 535–544.
15. Wyman D., Kerrich R. Archean shoshonitic lamprophyres associated with Superior Province gold deposits: Distribution, tectonic setting, noble metal abundance, and significance for the gold mineralization // Econ. Geology Monograph 6, 1989. – P. 651–667.

Оруденение Чойского месторождения связывается различными исследователями с разными интрузивными породами. Большинство исследователей предполагают такую связь с гранитодами синюхинского комплекса предположительно ранне-девонского возраста, по аналогии с золото-медно-скарновым Синюхинским месторождением. Однако Чойское месторождение имеет значительные отличия от Синюхинского. В нём практически отсутствуют сульфиды, которые в рудах Синюхинского месторождения составляют от 10 до 15 % по объёму. В рудах Чойского месторождения присутствуют теллуриды (тетрадимит, алтаит и другие), которые по объёму не превышают 1-2 %. Эти отличия позволяют усомниться в связи оруденения Чойского месторождения с гранитоидами синюхинского комплекса. В пределах Чойского рудного поля, помимо гранитоидов синюхинского комплекса, присутствуют дайки лампрофиров, по составу похожих на лампрофиры чуйского комплекса ранне-юрского возраста, проявленных на юге Горного Алтая.

Одним из наиболее распространённых акцессорных минералов изверженных пород является пирит. Его геохимические особенности позволяют решать проблемы связи различных типов оруденение и магматизма. С лапрофирами многие исследователи связывают различные типы оруденения золота [10, 13, 15]. Экспериментально установлено, что золото предпочтительней концентрируется в более восстановленных расплавах [9]. Ранее нами показано, что Чойская магмо-рудно-метасоматическая система и относится к восстановленным объектам, а в контактах даек локализованы зоны скарнирования с золотом, что указывает на парагенетическую связь лампрофиров и золотого оруденения в Чойском рудном поле. Цель исследования – изучить геохимические особенности и концентрации золота в акцессорном пирите даек лапрофиров, которые могут пролить свет на связь лампрофировой магмы и золотого оруденения.

Результаты исследования и их обсуждение

Чойское месторождение находится в Республике Алтай на небольшом хребтике в междуречье Бия – Ишпа. В пределах Чойского рудного поля широким распространением пользуются лампрофировые дайки, представленные спессартитами, одинитами, керсантитами, вогезитами, минеттами (близкими к проверситам), тесно ассоциирующими с долеритами, относящимися предположительно к чуйскому комплексу. Лампрофиры чуйского комплекса в пределах Чойского рудного поля образуют компактный рой даек меридиональной ориентировки, контролируемые Меридиональным разломом. На поверхности известны лишь единичные выходы спессартитов и керсантитов. Значительная часть лампрофиров распространена на глубине (60-190 м) и вскрыта серией поисковых скважин. Мощности даек варьируют от 0,5 до 10 м, протяжённости отдельных тел составляют первые десятки метров.

Вот всех разностях лампрофиров присутствует в качестве акцессория пирит, который образует кубические и комбинированные формы куба и октаэдра. При этом пирит комбинированных форм куба и октаэдра отмечаются в керсантитах. Микроэлементный состав пиритов приведен в табл. 1.

Микроэлементный состав акцессорных пиритов лампрофиров Чойского месторождения (Au- в мг/т, все остальные элементы – в г/т)

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Be

3,3

2,6

1,5

1,45

5,75

1,21

1,32

1,9

1,8

2,8

V

12,2

7,6

8,9

11,1

9,7

8,5

12,0

188

8,7

9,2

Rb

2,3

2,1

2,0

2,4

2,2

2,1

2,0

2,2

2,3

2,5

Sr

3,0

2,9

2,6

5,8

3,6

5,9

17,4

19,6

6,5

3,8

Y

5,7

5,62

4,6

3,48

3,3

3,7

3,9

3,4

3,5

2,8

Zr

12,7

5,98

9,91

6,67

10

6,3

10

12

4,82

3,37

Nb

2,4

1,23

1,1

0,61

0,67

0,58

1,05

1,96

0,52

0,8

Mo

34,8

4,98

2,58

5,5

11,3

5,03

2,51

6,61

3,08

9,3

Ba

10,6

9,04

7,69

57,8

10,9

6,17

4,6

7,23

10,4

7,4

La

1,5

0,59

0,84

0,46

0,56

0,37

2,53

4,66

0,36

0,66

Ce

15,7

16,35

19,67

21,08

21,04

20,69

14,58

17,74

10,81

12,68

Pr

0,12

0,16

0,17

0,15

0,08

0,07

0,64

0,91

0,085

0,18

Nd

0,8

0,53

0,6

0,5

0,42

0,24

2,57

2,9

0,36

2,5

Sm

0,2

0,005

0,17

0,1

0,04

0,085

0,29

0,39

0,005

0,8

Eu

0,08

0,035

0,051

0,033

0,024

0,026

0,78

0,53

0,032

0,023

Gd

0,34

0,098

0,21

0,09

0,062

0,039

0,33

0,43

0,051

0,11

Tb

0,34

0,22

0,47

0,15

0,13

0,12

0,54

0,78

0,13

0,17

Dy

0,4

0,075

0,29

0,082

0,043

0,052

0,33

0,34

0,022

0,85

Ho

0,07

0,019

0,068

0,016

0,015

0,005

0,056

0,091

0,005

0,18

Er

0,33

0,044

0,21

0,04

0,057

0,026

0,16

0,22

0,001

0,08

Tm

0,06

0,0089

0,034

0,012

0,018

0,0066

0,025

0,03

0,005

0,1

Yb

0,3

0,01

0,15

0,029

0,082

0,014

0,14

0,23

0,01

0,24

Lu

0,04

0,01

0,025

0,0091

0,015

0,0057

0,024

0,042

0,0057

0,096

Hf

0,42

0,13

0,32

0,21

0,19

0,18

0,22

0,26

0,11

0,51

Ta

0,11

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,3

W

5,7

1,9

2,17

35,7

5,44

2,42

1,75

3,13

1,5

25,2

Th

0,7

0,4

0,35

0,18

0,26

0,13

0,22

0,25

0,1

0,28

U

0,22

0,12

0,19

0,1

0,3

0,1

0,68

0,49

0,1

0,15

Mn

156

123

50,9

23,7

123

87

345

654

215,6

28,2

Ni

5,7

4,5

3,38

13,2

23,7

3,6

56

51

2,06

9,2

Co

34,8

18,7

21,03

11,5

31,8

1,9

34

41

24,3

10,1

Cu

306

123

268,4

123

98

45

45,8

55,7

55

65

Pb

45

44

34,8

126

6,8

76

3,8

6,9

19,5

116

Zn

121

109

100,9

15,8

4,5

235

76,8

98,6

179,1

12,6

Ag

9,8

10,5

3,97

156

6,9

432

45,8

87,5

95,2

199

Bi

65,7

54,6

52,4

330

12,5

77,9

10,8

13,1

95,08

374

Окончание таблицы

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Sn

0,7

0,9

0,69

0,5

0,8

1,0

5,8

2,7

2,06

0,9

As

407

397

393

215,7

312,8

837,9

225,1

223,7

155,6

216,4

Ba

83,5

56

76,6

3,6

4,6

5,2

1,7

2,2

48,8

25

Cd

1,3

1,0

0,6

1,4

0,8

6,7

3,5

6,2

6,7

5,4

Ga

2,6

2,2

1,0

2,7

3,7

6,7

2,6

6,3

2,46

2,9

Ge

3,0

2,5

1,1

1,6

2,2

4,8

0,9

1,7

2,3

4,6

Zr

4,2

5,8

14,5

2,7

3,1

5,8

3,6

2,7

11,4

7,7

Sb

0,3

0,4

0,5

0,7

0,4

43,8

3,7

2,7

0,5

0,9

Au

18,2

43,5

40,5

81,4

28,5

95,7

30,4

22,1

42,4

25,8

Cr

4,6

3,4

4,1

2,2

5,8

3,4

2,2

2,0

0,7

2,1

Sc

7,8

9,6

2,21

1,6

9,8

3,6

0,5

0,6

1,32

1,4

Te

21

18

32,4

48,8

11,8

52,8

2,6

3,1

44,0

41,4

In

0,5

0,5

0,5

4,5

1,5

5,8

1,3

1,7

6,08

5,5

TR

25,98

23,77

27,56

26,23

25,89

25,45

26,89

32,69

15,38

21,47

(La/Yb)N

3,3

38,9

3,7

10,4

4,56

17,46

11,98

13,44

23,75

1,81

Eu/Eu*

0,94

2,4

0,84

1,07

1,5

1,2

7,8

3,99

3,38

0,14

ТЕ1,3

2,1

3,6

3,5

4,1

3,2

5,9

2,5

2,2

3,7

2,3

Y/Ho

81,4

295,8

67,6

217,5

220

740

69,6

37,4

700

15,6

Zr/Hf

30,2

46,0

31,0

31,8

52,6

35,0

45,4

46,2

43,8

6,6

Примечание. Анализы выполнены в Лаборатории ОИГиМ СО РАН (г. Новосибирск) методом ICP-MS. TR – сумма редкоземельных элементов. TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов, как среднее между первой и третьей тетрадами по [8]. Eu* = (SmN + GdN)/2. Значения РЗЭ нормированы по хондриту по [5]. Акцессорный пирит: 1-3 спессартитов, 4-6 – керсантитов, 6-8 – минетт, 9-10 – вогезитов.

Дисульфид железа включает в себя большой комплекс элементов, большинство из которых присутствуют в небольших концентрациях. Характерны сильные вариации содержаний отдельных элементов (V, Mo, W, Ba, Mn, Ni, Co, Cu, Pb, Zn, As, Ag, Zr, In). Отмечаются повышенные содержания теллура, которые в пиритах керсантитов и вогезитов лампрофиров Чойского рудного поля превышают ферсмы для пирита по [2]. Сумма редкоземельных элементов в пиритах невысокая и варьирует от 15,38 до 32,69. Соотношение нормированных значений лантана и иттербия весьма изменчиво и колеблется от 1,81 до 38,9, указывая на различную степень дифференциации редкоземельных элементов в дисульфиде железа. Отношение Eu/Eu* также сильно варьирует в пиритах от 0,14 до 7,8. Максимального значения это отношение достигает в пиритах минетт. Характерной чертой составов редкоземельных элементов пиритов является проявление тетрадного эффекта фракционирования (ТЭФ) РЗЭ М- типа, колеблющегося от 2,1 до 5,9 и в целом имеющего очень высокие значения. Максимальной величины он достигает в пиритах керсантитов.

Известно, что проявление тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ М- типа эффект обнаруживается чаще всего на заключительных стадиях дифференциации гранитных систем. При этом отмечается присутствие в магматитах флюидной фазы, содержащей H2O, F, Cl, B, P, CO2 во время существования жидкой магмы или непосредственно после её кристаллизации [7, 11]. В присутствии ионов фтора и хлора происходят реакции обмена между ними и аква-комплексами, при этом в результате замещения молекулы воды в аква-комплексе ионом галогена могут образоваться комплексные ионы вида {Ln(H2O)x(F, Cl)y](3-y)+ [3]. В нашем случае мы имеем с лампрофировой магмой и, вероятно, особенности проявления ТЭФ РЗЭ М- типа обусловлены теми же причинами – обогащённость расплавов флюидной фазой с обильными летучими компонентами, из которых главную роль играли H2O, F, Cl, B, HS-, P, CO2. Логично возникает вопрос связи содержаний золота и величины ТЭФ РЗЭ М- типа в акцессорном пирите.

На диаграмме соотношений концентраций золота в пиритах лампрофиров и величины тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ М- типа разброс фигуративных точек выстраивается в тренд позитивной корреляции (рис. 1).

gus1.tif

Рис. 1. Соотношение Au – ТЕ1,3 для пиритов лампрофиров Чойского месторождения (составлена А.И. Гусевым)

Среднее содержание золота в хондритах по [14]. Концентрации золота в интрузивных породах по [1]. Пирит лампрофиров Чойского месторождения: 1 – спессартитов, 2 – минетт, 3 – вогезитов, 4 – керсантитов.

Диаграмма показывает, что золото явно мантийный элемент и во всех разностях пиритов лампрофиров оно концентрируется в количествах преимущественно, характерных для интрузивных пород и только в пиритах керсантитов превышает содержания в интрузивных породах, но значительно ниже, чем в хондритах. Позитивная корреляция содержаний золота и величины ТЭФ РЗЭ указывает на обилие расплавов летучими компонентами, переносившим золото в растворах с образованием промышленных залежей. В силу дефицита серы в расплаве, основная масса золота переходит в гидротермальные растворы после полной кристаллизации пород. Экспериментальные данные и теоретические расчёты показывают, что при температурах свыше 500 °С золото переносится только хлоридными растворами, так как H2S при таких температурах находится в недиссоциированном состоянии и не даёт устойчивых соединений с золотом [4]. Следовательно, можно предположить, что перенос золота из глубинного очага, дериватами которого были лампрофиры, осуществлялся хлоридными растворами.

Чутким индикатором состояния и поведения химических элементов являются отношения Y/Ho и Zr/Hf в породах и минералах. На диаграмме этих соотношений для пиритов лампрофиров отчётливо видно, что поведение указанных элементов не подчиняется заряд-радиус-контролируемому поведению химических элементов (рис. 2).

gus2.tif

Рис. 2. Диаграмма соотношений Zr/Hf – Y/Ho по [6] для пиритов лампрофиров Чойского месторождения

Серым фоном на рисунке показано поле HARAC (CHArge-and-Radius-Controlled) по [6]. Остальные условные на рис. 1.

Соотношение Y/Ho – Zr/Hf показывает, что все анализы демонстрируют поведение типа «Non-HARAC» (CHArge – and – Radius-Controlled) [6], когда элементы с одинаковым ионным радиусом и зарядом (пары Y-Ho и Zr-Hf) экстремально не когерентны и не остаются вблизи хондритовых отношений.

Известно, что СHARAC поведение относится к элементам со сходными и близкими зарядами и радиусами, которые определяют когерентное поведение и имеют постоянные хондритовые отношения и сглаженные хондрит-нормализованные модели редкоземельных элементов относительно ионного радиуса и атомного числа [6]. Non-CHARAC поведение элементов встречается, главным образом, в высоко эволюционированных магматических системах, которые обогащены H2O, CO2 и летучими компонентами, такими как Li, B, F и / или Cl в течение перехода от силикатного расплава к водным флюидам, или от магматической к гидротермальной системам [12]. Non-CHARAC поведение химических элементов часто сопровождается лантанидным тетрадным эффектом фракционирования РЗЭ, результируясь в кривых, сегментированных моделей РЗЭ одновременно в породах и слагающих их минералах. Обе эти особенности отражаются и в акцессорных пиритах из лампрофиров Чойского месторождения.

Выводы

1. Для пиритов лампрофиров Чойского месторождения характерны повышенные концентрации теллура и золота. Максимумы свойственны пиритам керсантитов, имеющим сложные комбинированные формы куба и октаэдра.

2. В них проявлен тетрадный эффект фракционирования РЗЭ М- типа в очень высоких значениях от 2,1 до 5,9 (особенно высокие значения характерны для пиритов керсантитов).

3. Наблюдается увеличение концентраций золота в пиритах с повышением величин ТЭФ РЗЭ М- типа, обусловленное обилием флюидов с высокими содержаниями и активностями летучих компонентов. Перенос золота осуществлялся при высоких температурах хлоридными соединениями.


Библиографическая ссылка

Гусев А.И., Табакаева Е.М. ГЕОХИМИЯ АКЦЕССОРНОГО ПИРИТА ЛАМПРОФИРОВ ЧОЙСКОГО СКАРНОВОГО ЗОЛОТО-ТЕЛЛУРИДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ГОРНОГО АЛТАЯ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 7-3. – С. 435-439;
URL: http://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=9843 (дата обращения: 27.10.2020).

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