CC BY
89
УДК 553.493.5:552.331.4
ПОВЕДЕНИЕ ЗОЛОТА В РАСПЛАВАХ И ОСОБЕННОСТИ ЕГО ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ
А.Ф. Коробейников, А.И. Гусев*
Томский политехнический университет E-mail: [email protected]
*Алтайская государственная академия образования им. В.М. Шукшина, г. Бийск E-mail: anzerg@mail. ru
Приведены данные по поведению золота в расплавах различной кремнекислотности. На основании авторских данных и результатов других исследователей намечен основной термодинамический и петрологический механизм поведения золота в расплавах. Установлена важная роль смены режима окисленности-восстановленности расплавов. Отмечена роль коэффициента разделения элементов при эволюции и фракционировании расплавов. Более предпочтительна ассоциация крупных и гигантских месторождений золота с восстановленными магмами, сформировавшимися в процессе контаминации углеродистым коровым материалом родоначальных мантийных базальтоидных магм.
Ключевые слова:
Поведение золота, петрология магматизма, геохимия, флюидный режим, рудоносность, мантийно-коровое взаимодействие, фракционирование, расплав, магнетит, сульфиды меди и железа, золото.
Key words:
Behavior of gold, petrology of magmatism, geochemistry, fluid regime, ore mineralization, mantle-crust interaction, fractionation, melt, magnetite, sulfides of copper and iron, gold.
Введение
Проблемы поведения золота и его фракционирования из магматических расплавов наиболее чётко высвечиваются в результате геохимических и экспериментальных работ, которые проводились многими учёными мира. Содержания золота и его распределение в породах и конституционных минералах изверженных горных пород даёт существенную информацию о рудогенерирующем потенциале магм и особенностях поведения золота в ассоциированных золоторудных месторождениях [1-3]. Для выяснения некоторых аспектов поведения золота и его фракционирования по возможности учтены последние данные по обсуждаемой проблеме, имеющей не только фундаментальное, но и прикладное значение, что и определяет актуальность исследования.
Поведение золота в расплавах
и особенности его фракционирования
Поведение золота в расплавах определяется многими причинами. В различных термодинамических и физико-химических условиях золото проявляет многообразные свойства, влияющие на его поведение. Золото, в первую очередь, обладает переменной валентностью и в зависимости от этого меняется характер поведения в расплавах. По мнению А.А. Маракушева [4], одновалентное золото по кислотно-щелочным свойствам резко отличается от трёхвалентного, что приводит к образованию раздельных парагенезисов. Кроме того, магматические расплавы в отношении золота оказываются стерильными из-за того, что золото в расплавах имеет высокие координационные числа, а это обуславливает его исключительно слабые связи с кислородом расплава [4].
В работе И.Д. Рябчикова с соавторами [5] на основе экспериментальных данных по растворимости золота при 750...850 °С в хлоридных растворах, равновесных с гранитным расплавом, дан общий физико-химический и термодинамический анализ его поведения в процессе дегазации магм. Показано, что концентрация насыщения гранитного расплава золотом должна достигать 5-10-4мас. %, а с учётом его реального распределения в гранитоидах 4,5-10-7мас. % эти породы оказываются недосы-щенными металлом примерно в 1000 раз.
Е.Н. Диман и Б.В. Олейников на основе теоретических расчётов степени насыщения растворов при условии растворимости золота в сосуществующих фазах установили, что расплавы, из которых отделяются растворы, не насыщены золотом [6].
А.Ф. Коробейников и А.Г. Миронов обстоятельно рассмотрели поведение золота при дифференциации базальтовых и гранитоидных магм, при формировании различных фаз габброидных и гра-нитоидных интрузий и фракционирования его в процессе кристаллизации магм различной кремне-кислотности. Установлена ведущая роль сульфиди-зации в становлении рудогенерирующих расплавов в верхней мантии и земной коре [7].
А.Ф. Коробейниковым на основе распределения золота в магматических породах рассчитаны коэффициенты распределения золота КрАи между жидкой и твёрдой фазами кристаллизующихся расплавов основного и кислого составов. Для толеито-вых магм КАи оценивается как 1,3:1 в начальную и 2,5:1 в конечную стадию кристаллизации. Для рудогенерирующих гранитоидных магм КАи определён как 26:1 в начальную стадию кристаллизации и 5,5:1 в заключительную. Рассчитаны также КАи между твёрдыми фазами и флюидами области суб-
солидуса (по содержанию Аи в минералах пегматитов, магнезиально-скарновых зон, автометасома-титов). Для толеитовых интрузий КА“ оценивается как 1:21, а для рудогенерирующих гранитоидных интрузий - как 1:53-1:29. Трансмагматические флюиды также могли транспортировать золото, поскольку при кристаллизации расплавов в промежуточных камерах выявлено 2-5,5-кратное накопление его в продуктах их кристаллизации и установлено его накопление до 1,7-114 раз в минералах магнезиальных скарнов, возникавших ещё в магматический этап. Тем самым подтверждается возникновение золотоносных растворов, способных формировать эндогенные месторождения золота [8].
Важное значение в металлогении золота имеет окислительно-восстановительная обстановка расплавов. С. Ишихара обратил внимание на тот факт, что в окислительной обстановке золото присутствует в виде бисульфидных комплексов, а в условиях разной степени окисленности-восстановлен-ности золото может присутствовать в хлоридных комплексах [9]. Предложено разделение интрузивно связанных золоторудных систем на окисленные и восстановленные [10-14], что имеет важное значение, определяющее масштабы оруденения [15].
В порядке понимания роли гранитного магматизма в металогении золота и других металлов С. Ишихара выделил магнетитовую и ильменитовую серии гранитоидов, основанных на различной фу-гитивности кислорода (/02) в расплаве [9, 16], суммированные в табл. 1.
Таблица 1. Классификационная схема С Ишихара по [9]
Показатели Серии гранитоидов
Ильменитовая серия Магнетитовая серия
Фугитивность кислорода в расплаве Щ) Редуцированная (восстановленная) Окисленная
Соотношения ильменита и магнетита в породах Ильменита >> магнетита Магнетита >> ильменита
Первичные отношения в (Ре203Де0) гранитоидах <0,5 >0,5
Контроль фугитив-ности кислорода Щ) Инкорпорация (контаминация) корового углерода Диссоциация воды
Согласно этой схеме магнетитовая серия грани-тоидов производна из более окисленных расплавов и характеризуется присутствием значительного количества магнетита (более 1 % по объёму). С другой стороны, ильменитовая серия гранитоидов произ-водна из редуцированных расплавов, которые имеют меньшее количество рудных минералов (менее 1 % по объёму), при этом ильменит является преобладающей фазой в породе.
С металлогенической точки зрения С. Ишиха-рой с соавторами показано, что фугитивность кислорода (/02) значительно воздействует на содер-
жание золота в гранитоидных породах. В гранито-идных плутонах Японии среднее содержание золота в породах магнетитовой серии почти в 2 раза выше (4,3 мг/т), чем в ильменитовой (2,5 мг/т) [17]. Такое поведение золота в расплавах может интерпретироваться как совместимое поведение золота в родоначальных расплавах магнетитовой серии гра-нитоидов и в противоположность этому - как несовместимое поведение золота в расплавах ильме-нитовой серии гранитоидов.
Как очевидный результат этой интерпретации некоторые исследователи заметили тенденцию плутоно-связанных месторождений золота с более редуцированными интрузивами, относящимися к ильменитовой серии гранитоидов по С. Ишихара [18, 19]. Работами Д. МакКоя и соавторов показано, что плутоны Северной Америки, с которыми ассоциируют плутонически связанные месторождения золота, относятся к гранитоидам ильменито-вой серии, обязаны несовместимому поведению золота в редуцированных расплавах [19]. Авторы сравнили содержания золота в трендах дифференциации для золота в благоприятных плутонах (с известными месторождениями - плутон Фэйрбэнк) и для безрудных плутонов (массив Чугач). При этом установлено, что золото позитивно коррели-руется с кремнием (81) в ильменитовой серии плутонов и негативно с кремнием (81) в магнетитовой серии интрузивов. А.Ф. Коробейников выявил ещё ранее тенденцию аккумуляции золота в акцессорных минералах поздних дифференциатов некоторых плутонов, подтвердив возможное несовместимое поведение золота и концентрацию его в остаточных расплавах и флюидах [20].
Важное значение имеют катионные радиусы металлов в акцессорных фазах гранитоидов. По данным Р. Шеннона и К. Превита, катионные радиусы железа и золота разных валентностей приведены в табл. 2.
Таблица 2. Катионные радиусы железа и золота по [21]
Катионы Ре2+ Аи+ Аи3+
Радиус (А) 0,92 0,785 1,46-1,49 0,910
Анализ табл. 2 показывает, что радиус катиона Аи3+ очень близок к Fe2+, и поэтому трёхвалетное золото должно тяготеть к закисному железу.
Согласно первому правилу Л. Полинга: Аи3+Ккашон/Кшион=0,910/1,26=0,722 - 6 координация Fe2+Rкашон/R^шион=0,92/1,26=0,730 - 6 координация Аи+ ^„^„=1,46/1,26-1,159 -12 координация Из приведенного следует, что Аи3+ может замещать Fe2+ в шестерной координации в структурах магнетита и ильменита [22]. Для Аи+ такое замещение невозможно.
Отсюда следует, что в магнетитовой серии расплавов Аи3+ будет легко замещать Fe2+ в магнетите. По этой причине магнетит гранитоидов содержит золота более 1 г/т [18]. Это подтверждено исследованиями А. Миронова и С. Жмодика, которые ис-
пользовали золото-радиоизотопы (Au195), позволившие установить, что золото входит в кристаллическую решётку магнетита, так же как и сульфидов [23]. Кроме того, так как Au3+ инкорпорируется в кристаллизующийся магнетит, это обеспечивает окисление Au+ до Au3+. И если это происходит достаточно долго, то всё золото в расплавах, формирующих магнетитовую серию гранитоидов, будет сконцентрировано в магнетите. Такой сценарий поведения золота в окисленных расплавах не приведёт к концентрации золота в остаточных флюидах и не способствует образованию концентрированного оруденения [22]. Другой сценарий поведения золота наблюдается в расплавах, дающих гра-нитоиды ильменитовой серии (восстановленные условия), в которых происходит накопление золота в остаточных флюидах, приводящих к формированию концентрированного золотого оруденения.
Доказано экспериментальными данными, что кристаллизация и растворение силикатных минералов в расплавах не имеет значительного воздействия на содержание золота в породообразующих минералах гранитных магм, так как доминирующая часть золота концентрируется в сульфидах. Поведение золота как несовместимого элемента в расплавах приводит к тенденции концентрации его в остаточных расплавах, в которых происходит диссоциация серы.
Особенно ценная информация получена в последнее десятилетие, когда мономинеральные фракции, и особенно сульфиды, стали анализировать прецезионными методами исследования, такими как протонно-наведенный эмиссионный рентгеноспектральный (X-ray) анализ, ионнопробный и лазерно-абляционный с индуктивно связанной плазмой масс-спектрометрический анализ (LA-ICPMS) [24, 25]. LA-ICPMS позволяет определять гетерогенные расплавные включения в любом минерале-хозяине из изверженной породы и количественно анализировать их состав без предварительной температурной регомогенизации [25-28]. Эти сульфидные минералы первоначально формируют сегрегации несмешивающегося сульфидного расплава, встречающиеся как пирротино-вые (PSS), промежуточные (ISS) или борнитовые твёрдые растворы (BSS) из насыщенных серой силикатных расплавов в области субсолидусных процессов (растворением, перекристаллизацией, реакциями с поздними гидротермальными флюидами) [29-32]. Сульфидные включения в магматических фенокристах могут обеспечить существенную информацию о ранней и поздней стадиях развития расплава [26].
Многочисленные исследования показали, что магматические сульфидные минералы, представленные в изверженных породах, варьируют по составу. Эти сульфидные минералы обычно встречаются как мельчайшие включения в мафических силикатах (амфиболах, биотитах, пироксенах, мусковитах) и оксидах (например, в магнетите) [29, 31-34]. Экспериментальные исследования по-
казали, что золото сильно селекционируется сульфидными минералами, осаждаемыми из фельзиче-ских силикатных расплавов [35-37], подтверждая тем самым, что поведение золота в изверженных системах контролируется сульфидными минералами. Природные системы показывают такое же поведение золота [26, 27]. Состав и физико-химические условия, при которых сера насыщает фельзи-ческие расплавы, можно выявить путём экспериментального изучения [38-43], хотя природные системы могут быть и более комплексными. Количественные определения содержаний золота в первичных сульфидных и породообразующих минералах в гранитоидах могут обеспечить ключевую информацию в поведении золота в различных магматических процессах. Фундаментальное понимание поведения золота необходимо для оценки факторов, которые контролируют развитие интрузивносвязанных золотых месторождений.
Эксперименты продемонстрировали, что золото концентрируется сульфидными минералами в последовательности снижения концентраций: бор-нит>халькопирит>пирротин>пирит [35, 37, 38]. Эксперименты по системе пирротин-промежуточ-ный твёрдый раствор (188)-гранитный расплав-Аи при 850 °С и давлении 100 МРа показали, что золото предпочтительнее сепарируется в 188, чем в пирротин [37]. Эксперименты при 700 °С и 140 МРа продемонстрировали, что пирит может содержать до 6 г/т в Аи-насыщенных хлоридных растворах [35] в противоположность халькопириту (3000 г/т Аи), пирротину (~9 г/т Аи) и магнетиту (~3 г/т Аи) [38]. Магнетит может содержать 3 г/т Аи, в то время как кварц содержит только 0,5 г/т Аи в Аи-насыщенных, серой обеднённых системах водные пары-рассол-силикатный расплав при 800 °С, давлении 140 МРа и в присутствии NN0 буфера [44]. Действительно, золото предпочтительно концентрируется в халькопирите, арсенопирите, пирротине и пирите в большинстве гидротермальных золотых месторождениях и в сульфидах [45, 46]. Помимо указанных сульфидов, золото в максимальных концентрациях отмечено в халькозине (от 1500 до 4500 г/т) руд Синюхинского и Уль-менского золото-медно-скарновых месторождений Горного Алтая [14, 47]. В гранитоидах юго-западного Нью Брансвика золото концентрируется в пиритах в количествах от <0,02 до 21 г/т [48]. Намного меньшие вариации концентраций золота в тех же гранитах отмечены для пирротина (от <0,02 до 0,34 г/т), чем для пирита [48].
Золото обычно встречается как микровключения в минералах в условиях пересыщения золота в растворах [49]. Золото и мышьяк близко связаны в мышьяковистом пирите с линейным взаимоотношением: сАи=0,02сА5+4-10-5 (где сАи и еА - концентрации золота и мышьяка, соответственно). Твёрдые растворы золота (Аи+) входят в арсенопирит, замещая Fe2+ [50, 51]. Рентгеновским адсорбционным анализом и вторичным ионным массспектроме-трическим анализом А,-содержащего пирита уста-
новлено, что твёрдые растворы золота существуют в двух координациях: Аи0и Аи+. При этом Аи+ может встречаться в мышьяковистом пирите в двух формах, включая Аи+ в вакансиях неизученных комплексов Аи-Аз-8 и дефектах структуры в октаэдрической позиции [52]. Если механизм, при котором комплексы Аи (Ш) и и адсорбируются на поверхностях роста пирита, является возможным, то вхождение золота в мышьяковистый пирит зависит от вакансий в пирите и дефектов поверхности кристаллов пирита [53].
Экспериментальные и эмпирические данные подтверждают, что сульфидные минералы аккумулируют почти всё золото из расплавов гранитного состава. Подтверждено, что насыщение серой расплава является ключевым фактором, контролирующим поведение золота в магматических системах. Золото является несовместимым элементом в магме, пока расплав не насыщен серой. И только по достижению серой критической точки насыщения расплава, поведение золота становится совместимым в расплавах гранитоидных магм. Распределение золота в системе сульфиды-расплав ЬАи"1*7™11 является функцией Т—Р—Х—/О2 [54], и дальнейшими экспериментами показано, что возможность оценки ВАи1”*7™11 зависит от указанных термодинамических параметров (температуры, давления, состава расплава, фугитивности кислорода).
Главными факторами, воздействующими на растворение серы в расплавах, являются источник магмы, температура, давление, состав расплава, ре-докс потенциал и диффузия серы [39-43, 55]. Источниками серы считаются факторы, контролирующие насыщение серой родоначальных магм. Уменьшение температуры и давления вызывает снижение растворимости серы, если фугитивность кислорода остаётся постоянной [39, 40], хотя влияние давления нуждается в пересмотре [41]. Фельзи-ческие магмы с низким содержанием железа характеризуются более низкой растворимостью серы сравнительно с мафическими составами [39, 56]. Сульфиды доминируют в расплавах при редуцированных (восстановленных) условиях (/О2 ниже кварц-фаялит-магнетитового (QFM) буфера), в то время как сульфатная форма серы преобладает при относительно окисленных условиях (/О2 выше QFM+2 буфера) [40].
Особенности поведения серы в расплаве и дегазация, вероятно, контролируется диффузией серы [57]. Смешение магм различного состава (например, мафической с фельзической) может привести к образованию гибридной мафической магмы, насыщенной серой [29]. Аналогично контаминация супракрустальным материалом мафических магм может привести к раннему насыщению серой [58]. Такая контаминация корового материала особенно заметна и действенна при генерации золото-черносланцевого оруденения (месторождения Мурунтау, Бакырчик и другие), где гранитоидные магмы шо-шонитового и адакитового типов, контаминируя сланцы с повышенным содержанием серы и угле-
родистого материала, приобретают свойства сильно восстановленных систем. Они обогащаются флюидами с высокими концентрациями сульфидной серы, селекционирующей золото из генерирующего очага.
Термодинамические условия поведения золота в расплавах (Т—Р—/О2) были изучены К. Янгом с соавторами для различных золотоносных гранито-идов Нью Брансвика (Канада), которые суммированы на рис. 3 [48, 59, 60]. Этими авторами установлено, что гранитоиды шошонитовой серии имеют более высокие температуры кристаллизации, чем гранитоиды 1-типа. Однако последние и редуцированные шошонитовые гранитоиды имеют более низкие значения фугитивности (/О2), чем в нормальных окисленных гранитоидах (рисунок).
(1/T,K)-10 3
T" C
Рисунок. Диаграмма температура-фугитивность кислорода для I- и S-типов гранитоидов и интрузивно-связанных золоторудных месторождений, скомпилированная по [19, 61]. Шкала температур логарифмическая
Тонкими линиями показаны /О2-Т условия для редокс буферов Hm-Mt (гематит-магнетитового), N-NO (никель-бунзенитового), Q-Mt-F (кварц-магнетит-фаялитового), Mt-S-Po (магнетит-сера-пирротитового), Py-Mt-Po (пирит-магнетит-пир-ротинового). Толстыми линиями показаны отношения мольных долей SO2/H2S=1 и H2S/HSO4=1, SO2/HSO4=1 и CO2/CH4 при давлении Робщ.-флюиц=100 MPa.
Группа исследователей [62] на основе проведения тонких геохимических исследований рудогенерирующих интрузивных образований Пуал Ридж пришла к выводу, что ассоциация крупных Au-Cu-Ag месторождений в конвергентных окраинах является главным атрибутом высокого содержания халькофильных элементов в родоначальных мантийных магмах, генерированных в субдукционных зонах относительно окисленных мантийно-производных пород от базальтоидов до риолитов. Установлено, что инициальные количества основных (Cu, Pb, Zn и других) и благородных металлов в ро-
доначальных базальтах изученной островной дуги Пуал Ридж близки концентрациям в срединноокеанических хребтах (Middle Ocean Ridge Basalts -MORB), потому что, вероятно, MORB являются не насыщенными сульфидной фазой, которая является следствием их более окисленного состояния, чем MORB. Поведение S в процессе эволюции магм островной дуги Пуал Ридж является неясным только в поздней стадии потери SO2 в процессе излияний на дно, но авторами показано, что это может подразумевать использование Se как заменителя S, так как селен близок сере по особенностям миграции с серой в процессе магматической эволюции, за исключением условий дегазации при низком давлении вблизи морского дна.
Выявлено, что пик магнетитового фракционирования при 60 вес. % SiO2 и магнезиального числа (Mg#) ~40 сопровождается уменьшением содержаний Au, Cu и Ag, обусловленным отделением (сепарацией) Cu-Au-обогащённых флюидов, которые также содержат Se, подтверждая факт, что фракционирование магнетита в базальтоид-ных расплавах является триггерным механизмом их сульфидного насыщения. Петрологическое моделирование обнаруживает, что даже небольшое количество фракционированного магнетита является достаточным для превращения большей части S, первоначально растворённой в магме, в сульфат (SO42-), а затем в сульфид (S2-), триггери-руя насыщение в Cu-обогащённную сульфидную фазу, экспериментально идентифицированную как борнит (C5FeS4). Эта сульфидная фаза секвестирует золото и серебро, и элементы той же самой валентности, такие как Ni, Re, Pt, которые подтверждают, что эта фаза кристаллизуется скорее, чем несмесимый сульфидный расплав. Ассоциация главных медно-золотых месторождений в связи с магмами конвергентных окраин обусловлена специфическими процессами магматической эволюции при окислительных условиях. Такой механизм приводит такие подобные расплавы к фракционированию магнетита, триггерируя насыщение расплава сульфидной серой в медно-обогащённых сульфидах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Muller D., Groves D.I. Direct and indirect association between po-tassic igneous rocks, shoshonites and goldcopper deposits // Ore Geol. Review. - 1993. - V. 8. - P. 383-40б.
2. Candela P.A. A review of shallow, ore-related granites: textures, volati-les, and ore metals // Journal Petrol. - 1997. - V. 38. - P. 1б19-1б33.
3. Kesler S.E., Chryssoulis S.L., Simon G. Gold in porphyry copper deposits: its abundance and fate // Ore Geol. Review. - 2002. -V. 21. - P. 103-124.
4. Маракушев А.А. Геохимические особенности золота в условиях его эндогенной концентрации // Геохимия золота. - Владивосток: Изд-во «Владос», 1978. - С. 23-39.
5. Рябчиков И.Д., Ефимов А.Е., Кулагин В.М., Шилин Н.А. Физико-химический анализ поведения золота в процессе дегазации магм // Проблемы геохимии эндогенных процессов. - Новосибирск: Наука, 1977. - С. 14-18.
В эту же самую стадию фракционирования магнетита происходит уменьшение Р205 и 8г (при ~60 вес. % 8102), указывая на то, что в это же время происходит насыщение апатитом. Эта взаимосвязанная картина фракционирования и насыщения последующих расплавов апатитом выявлена в аналогичных магмах соседнего островодужного Бассейна Восточного Мануса [62].
Выводы
1. В заключение следует отметить, что предпочтительная связь золотого оруденения намечается для восстановленных плутонов, становление которых связано со значительной контаминацией углеродистого материала, где золото ведёт себя как несовместимый элемент в кислых расплавах. При этом золото будет накапливаться в заключительных фазах становления редуцированных плутонов и во флюидной фазе, что приводит к формированию концентрированного оруденения золота. Окислительная обстановка (окисленные плутоны) не приводит к концентрации золота в остаточных флюидах и не способствует образованию концентрированного оруденения золота. Важное значение в оценке золотоносности гранитоидов имеют особенности состава гранитоидов и взаимоотношения DA'fde/me1t химического состава расплавов, Т—Р—/О2 и другие параметры, определяющие особенности поведения и отделения золота из расплавов.
2. Петрологическое моделирование на основе геохимических данных по фракционированию магнетита в эволюции островодужных расплавов базальтоидной магмы при фракционировании магнетита несколько увеличивает восста-новленность более кислых расплавов (с содержаниями 8102 выше 60 вес. %) за счёт удаления магнетита из расплава.
3. Петрологическое моделирование подтверждает обогащённость многих месторождений золота и меди элементами платиновой группы в остро-водужных относительно кислых гранитоидных магмах, прошедших стадию фракционирования магнетита в расплавах.
6. Диман Е.Н., Олейников Б.В. О коэффициентах распределения золота между расплавом, флюидом и твёрдой фазой // Методы экспериментальных исследований гидротермальных равновесий. - Новосибирск: Наука, 1979. - С. 147-157.
7. Коробейников А.Ф., Миронов А.Г. Геохимия золота в эндогенных процессах и условия формирования золоторудных месторождений. - Новосибирск: Наука, 1992. - 217 с.
8. Коробейников А.Ф., Зотов И.А. Закономерности формирования месторождений золото-скарновой формации. - Томск: Изд-во ТПУ, 2006. - 235 с.
9. Ishihara S. The magnetite-series and ilmenite-series granitic rocks // Min. Geol. - 1977. - V. 27. - P. 293-305.
10. Thompson J.F.H., Sillitoe R.H., Baker T, Lang J.R., Morten-sen J.K. Intrusion-related gold deposits associated with tung-sten-tin provinces // Miner. Deposita. - 1999. - V. 34. -P. 323-334.
11. Thompson J.F.H., Newberry R.J. Gold deposits related to reduced granitic intrusions // Society of Economic Geologists, Reviews 13. -2000. - P. 377-400.
12. Hart C.J.R., Mair J.L., Goldfarb R.J., Groves D.I. Source and redox controls of intrusion-related metallogeny, Tombstone-Tungsten Belt, Yukon, Canada // Transactions of the Royal Society of Edinburgh: Earth Science. - 2005. - V. 95. - P. 339-356.
13. Hart C.J.R. Reduced Intrusion-Related Gold Systems // Econ. Geol. - 2006. - V. 101. - № 7. - Р. 1415-1427.
14. Гусев А.И. Металлогения золота Горного Алтая и Горной Шо-рии. - Gamburgh: Palmarium Academic Publishing, 2012. - 370 c.
15. Коробейников А.Ф., Гусев А.И., Красова А.С. Восстановленные интрузивно связанные золоторудные системы // Известия Томского политехнического университета. - 2012. - Т. 321. -№1. - С. 45-52.
16. Ishihara S. The granitoid Series and mineralization // Econ. Geology 75th Anniversary Volume. - 1981. - P. 458-484.
17. Ishihara S., Kimura K., Ohta K., Sato T. Content of gold in Japanese granitoids: preliminary results // Kodzan Tisitu. - 1985. -V. 35. - № 4. - P. 295-298.
18. Leveille R.C.A., Newberry R.J., Bull K.F. An oxidation state-alkali-nity diagram for discrimination some gold-favorable plutons: An empirical and phenomenological approach // Geological Society of America Abstracts with Programs. - 1988. - V. 20. - Р. 142.
19. McCoy D., Newberry R.J., Layer P., D. Marchi J.J., Bakke A., Ma-stermann J.S., Minehane D.L. Plutonic-Related Gold Deposits of Inerior Alaska // Econ. Geology Monograph. - 1997. - V. 9. -P. 191-241.
20. Коробейников А.Ф. Золото в акцессорных минералах интрузивных пород // Геохимия. - 1980. - № 8. - С. 1183-1197.
21. Shannon R.D., Prewitt C.T. Effective ionic radii in oxides and fluorides // Acta Crystall. - 1969. - V. 25. - № 8. - Р 925-945.
22. Rosa D.R.N. The incompatible behavior of gold in reduced magmas; a working hypothesis // Comunicagoes Geologicas. - 2005. -V. 92. - P. 75-78.
23. Миронов А.Г., Жмодик С.М. Отложение золота в сульфидах на основе данных ауторадиографического использования радиоизотопа Au195// Геохимия. - 1980. - № 7. - С. 985-991.
24. Hervig R.L., Mazdab F.K., Danielson L., Sgarp T.G., Hamed A., Williams P SIMS microanalyses for Au in silicates // Amer. Mineral. - 2004. - V. 89. - P. 498-504.
25. Pettke T., Halter W.E., Webster J.D., Aigner-Torres M., Heinrich C.A. Accurate quantification of melt inclusion chemistry by LA-ICPMS: a comparison with EMP and SIMS and advantage and possible limitations of these methods // Lithos. - 2004. - V. 78. -P. 333-361.
26. Halter W.E., Pettke T, Heinrich CA., Rothen-Rutishauer B. Major to trace element analysis of melt inclusions by laser-ablation ICP-MS: methods of quantification // Chem. Geol. - 2002. - V. 183. - P 63-86.
27. Halter W.E., Heinrich C.A., Pettke T. Magma evolution and formation of porphyry Cu-Au ore fluids: evidence from silicate and sulfide melt inclusions // Mineral Deposita. - 2005. - V. 39. - P. 845-863.
28. Cabri L.J., Sylvester PJ., Tubrett M.N., Peregoedova A., Laflam-me J.H.G. Comparison of LAM-ICP-MS and micro PIXE results for palladium and rhodium in selected samples of Noril’sk and Tal-nakh sulfides // Сanadian Mineral. - 2003. - V. 41. - P. 321-329.
29. Keith J.D., Whitney J.A., Hattori K., Ballantyne G.H., Christiansen E.H., Barr D.L., Cannan T.M., Hook C.J. The role of magma-tic sulfides and mafic alkaline magmas in the Bingham and Tintic districts, Utah // Journ. Petrol. - 1997. - V. 38. - Р 1679-1690.
30. Vaughan D.J., Craig J.R. Sulfide ore mineral stabilities, morphologies, and intergrowth textures. Geochemistry of Hydrothermal ore deposits. - New York: The Pensylvania State University, 1997. -P. 367-434.
31. Borrok D., Kesler S.E., Vogel T.A. Sulfide minerals in intrusive and volcanic rocks of the Bingham-Park City belt, Utah // Econ. Geol. - 1999. - V. 94. - P. 1213-1230.
32. Larocque A.C.L., Stimac J.A., Keith J.D., Humminicki M.A.E. Evidence for open-system behavior in immiscible Fe-S-O liquids in silicate magmas: implications for contributions of metals and sulfur to ore-forming fluids // Can. Mineral. - 2000. - V. 38. -P. 1233-1249.
33. Whitney J.A., Stormer J.R. Jr. Igneous sulfides in the Fish Canyon tuff and the role of sulfur in calc-alkaline magmas // Geology. -1983. - V. 11. - P. 99-102.
34. Shaw C.S.J. Origin of sulfide blebs in variably metasomatized mantle xenoliths, Quanternary West Eifel volcanic field, Germany // Can. Mineral. - 1997. - V. 35. - P. 1453-1463.
35. Cygan G.L., Candela PA. Preliminary study of gold partitioning among pyrrhotite, pyrite, magnetite, and chalcopyrite in gold-saturated chloride solutions at 600 to 700 °C, 140 MPa (1400 bar) // Magmas, Fluid, and Ore Deposits, Short Course Series. - 1995. -V. 23. - P. 129-137.
36. Candela PA. A review of shallow, ore-related granites: textures, vo-latiles, and ore metals // Journal Petrol. - 1997. - V. 38. -P. 1619-1633.
37. Jugo PJ., Candela P.A., Piccoli P.M. Magmatic sulfides and Au: Cu ratios in porphyry deposits: an experimental study of copper and gold partitioning at 850 °C, 100 MPa in a haplogranitic melt-pyrrhotite-intermediate solid solution-gold metal assemblage, at gas saturation // Lithos. - 1999. - V. 46. - P. 573-589.
38. Simon G., Kesler S.E., Essene E.J. Gold in porphyry copper deposits: experimental determination of the distribution of gold in the Cu-Fe-S system at 400 to 700 °C // Econom. Geology. - 2000. -V. 95. - P. 259-270.
39. Poulson S.R., Ohmoto H. An evaluation of the solubility of sulfide sulfur in silicate melts from experimental data and natural samples // Chem. Geol. - 1990. - V. 85. - P. 57-75.
40. Carroll M.R., Webster J.D. Solubilities of sulfur, noble gases, nitrogen, chlorine, and fluorine in magmas // Rev. Miner. - 1994. -V. 30. - P. 231-279.
41. Holzhied A., Grove TL. Sulfur saturation limits in silicate melts and their implications for core formation scenarios for terrestrial planets // Amer. Mineral. - 2002. - V. 87. - P. 227-237.
42. O’Neill H.St.C., Mavgrogenes J.A. The sulfide capacity and the sulfur content at sulfide saturation of silicate melts at 1400 °C and 1 bar // Journ. Petrol. - 2002. - V. 43. - P. 1049-1087.
43. Clemente B., Scaillet B., Pichavant M. The solubility of sulphur in hydrous rhyolite melts // Journ. Petrol. - 2004. - V. 45. -P. 2171-2196.
44. Simon G., Pettke T., Candela PA. Experimental determination of Au solubility in rhyolite melt and magnetite: constraints on magma-tic Au budgets // American Mineralogist. - 2003. - V. 88. -P. 1644-1651.
45. Morey A.A., Tomkins A.G., Bierlein F.P Bimodel distribution of gold in pyrite and arsenopyrite: examples from the Archean Boorara and Bardoc shear systems, Yilgarn Craton, Western Australia // Economic Geology. - 2008. - V. 103. - № 6. - P. 599-614.
46. Large R.R., Danyushevsky L., Hollit C. Gold and trace element zo-nation in pyrite using a Laser imaging technique: implications for the timing of gold in orogenic and Carlin-style sediment-hosted deposits // Econom. Geology. - 2009. - V. 104. - P. 636-668.
47. Гусев А.И. Петрология золотогенерирующего магматизма. -М.: Изд-во РАЕ, 2012. - 160 с.
48. Yang X.M., Lentz D.R., Sylvester PJ. Gold contents of sulfide minerals in granitoids from southwestern New Brunswick, Canada // Miner. Deposita. - 2006. - V. 41. - P. 369-386.
49. Reich M., Kesler C.S., Utsunomiya S. Solubility ofgold in arsenian pyrite // Geochim. et Cosmochimica Acta. - 2005. - V. 69. -P. 2781-2796.
50. Tarnocai C.A., Hattori K., Cabri L.J. «Invisible» gold in sulfides from Campbell mine, Red Lake greenstone belt, Ontario: evidence for mineralization during the peak of metamorphism // The Canadian Mineralogist. - 1997. - V. 35. - P 805-815.
51. Cabri L.J., Newville M., Gordon R.A. Chemical speciation of gold in arsenopyrite // The Canadian Mineralogist. - 2000. - V. 38. -P. 1265-1281.
52. Simon G., Kesler S.E., Chryssolis S. Geochemistry and textures of gold-bearing arsenian pyrite, Twin Creeks, Nevada: implications for deposition of gold in Carlin-type deposits // Econom. Geology. -1999. - V. 94. - P. 405-422.
53. Widler A.M., Seward TM. The adsorption of gold (I) hydrothermal complex by iron sulphide surfaces // Geochim. et Cosmochimica Acta. - 2002. - V. 66. - P. 383-402.
54. Rollinson H.R. Using geochemical data: evaluation, presentation, interpretation. - London: Longman Group UK Ltd, 1993. - 353 p.
55. Li C., Repley E.M. Empirical equations to predict the sulfur content of mafic magmas at sulfide saturation and applications to magmatic sulfide deposits // Miner. Deposita. - 2005. - V. 40. - P. 218-230.
56. Frezotti M.L. Silicate-melt inclusions in magmatic rocks: application to petrology // Lithos. - 2001. - V. 76. - P. 273-299.
57. Baker L.L, Rutherford M.J. Sulfur diffusion in rhyolite melts // Contrib. Mineral. Petrol. - 1996. - V. 123. - P. 335-344.
58. Lesher C.M., Burnham O.M., Keays R.R., Barnes S.J., Hulbert L. Geochemical discrimination of barren and mineralized komatiites in
dynamic ore-forming magmatic system // Dynamic processes in magmatic ore deposits and their application to mineral exploration, short course notes. - 1999. - V. 13. - P. 450-477.
59. Yang X.M., Lentz D.R., Chi G., Thome K.G. Petrochemical characteristics of gold-related granitoids in southwestern New Brunswick, Canada // Explor. Min. Geol. - 2004. - V. 31. -P. 34-47.
60. Yang X.M., Lentz D.R. Chemical composition of rock-forming minerals in gold-related granitoid intrusions, southwestern New Brunswick, Canada: implications for crystallization conditions, volatile exsolution and fluorine-chlorine activity // Contrib. Miner. Petrol. - 2005. - V. 150. - P. 287-305.
61. Lang J.R., Baker T. Intrusion-related gold systems: the present level ofunderstanding // Miner. Deposita. - 2001. - V. 36. - P. 477-489.
62. O’Neill H.St. C., Arculus R.J., Mavgrogenes J.A. The magnetite crisis in the Evolution of Arc-related Magmas and Initial Concentrations of Au, Ag and Cu // Journal of Petrology. - 2010. - V. 51. -№12. - P. 1432-1451.
Поступила 22.11.2012 г.
УДК 553.984:552.54
ВЛИЯНИЕ ГЕРЦИНСКОГО СКЛАДКООБРАЗОВАНИЯ НА СОХРАННОСТЬ ПАЛЕОЗОЙСКИХ ОБРАЗОВАНИЙ ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ ГЕОСИНЕКЛИЗЫ
А.Е. Ковешников
Томский политехнический университет Томский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН E-mail: [email protected]
При анализе мощностей карбонатных отложений Западно-Сибирской геосинеклизы обращает на себя внимание тот факт, что увеличение мощности известняков соответствует трем крупным фрагментам доюрского фундамента, что, вероятно, имеет связь с проявлением герцинской складчатости, так как контуры выделенных областей повышенной мощности известняков имеют определенные параллели с соответствующими границами крупных тектонических блоков, таких как Русская платформа и Восточная Сибирь. Эти участки можно считать синклинориями. Незначительная мощность палеозойских отложений на сопредельных участках связана с тем, что это антиклинории, здесь палеозойские отложения при осуществлении герцинской складчатости были приподняты и в значительной степени разрушены процессами выветривания в континентальный период развития региона. Эти антиклинории сложены породами, в значительной степени преобразованными процессами прогрессивного и особенно прогрессивного эпигенеза, в то время как палеозойские отложения в пределах синклинориев в период герцинской складчатости испытали незначительное поднятие и их преобразование процессами регрессивного эпигенеза незначительно.
Ключевые слова:
Доюрские карбонатные породы, Западно-Сибирская геосинеклиза, герцинская складчатость, синклинорий, антиклинорий, регрессивный эпигенез.
Key words:
Prejurassic carbonate rocks, Western-Siberian geosineclise, Hercynian orogeny, synclinorium, anticlinorium, regressive epigenesis.
Палеозойские отложения, развитые на территории Западно-Сибирской геосинеклизы на основании изучения их вещественного состава, особенностей формирования и распространения, в настоящее время подразделены на 23 структурно-фа-циальных района (рис. 1). Проведенный нами анализ мощностей позволил выделить отдельные, пространственно совмещенные участки, на которых мощность палеозойских отложений значительна, и территории, на которых эти отложения представлены в ограниченном объеме.
Если подсчитать мощность известняков и доломитов, слагающих палеозойский разрез, то и эти показатели отражают выявленные при первичном подсчете закономерности. Картина развития как палеозойских образований в целом, так и известняков и доломитов суммарно представляется в следующем виде (таблица).
Синкдинориии антиклинории
Если прорисовать контуры территорий, на которых мощность карбонатных пород в палеозойском
