Взаимосвязь аномалий стронция в контактовых ореолах рудоносных интрузий с аномалиями рудогенных микроэлементов в промышленных горизонтах сульфидных руд

УДК 551.214.4

ВЗАИМОСВЯЗЬ АНОМАЛИЙ СТРОНЦИЯ В КОНТАКТОВЫХ ОРЕОЛАХ РУДОНОСНЫХ ИНТРУЗИЙ С АНОМАЛИЯМИ РУДОГЕННЫХ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ПРОМЫШЛЕННЫХ ГОРИЗОНТАХ СУЛЬФИДНЫХ РУД

Л.К.Мирошникова1

Норильский индустриальный институт, 663310, г. Норильск, ул. 50 лет Октября, 7.

Показано, что высококонтрастные аномалии Sr (Кк от 4 до 31) в контактовых ореолах Хараелахского интрузива, локализованного в сульфатно-карбонатных отложениях девона, имеют отчетливую приуроченность к рудным зонам, где представлены массивные и прожилково-вкрапленные руды («медистые» руды). Ил. 2. Табл.3. Библиогр. 5 назв.

RELATIONSHIP OF STRONTIUM ANOMALIES IN THE CONTACT AUREOLES OF THE ORE-BEARING INTRUSIONS WITH THE ANOMALIES OF ORE-GENIC TRACE ELEMENTS IN THE INDUSTRIAL HORIZONS OF SULFIDE ORES L.K. Miroshnikova

Norilsk Industrial Institute

The author demonstrates that high-contrast anomalies of Sr (Kk from 4 to 31) in the contact aureoles of Kharaelakh intrusion localized in sulphate-carbonate deposits of the Devonian, have a distinct association with the ore zones including massive and veinlet-impregnated ores ("cuprous" ores). 2 figures. 3 tables. 5 sources.

При изучении площади на перспективность обнаружения платино-медно-никелевых руд проводятся работы по рассмотрению закономерностей распределения и концентрирования рудогенных элементов в геологических образованиях исследуемой площади. При этом немаловажное значение имеет характер взаимоотношений рудогенных элементов - индикаторов оруденения с элементами спутниками орудене-ния, накопление которых сопровождает процесс рудо-генеза.

В данной работе рассматривается взаимосвязь образования аномалий стронция с аномалиями рудо-генных микроэлементов в контактовых ореолах и рудных горизонтах Хараелахского интрузива площади Талнахского рудного узла. Основой для выполнения исследований явились результаты эммисионного спектрального анализа 12000 литологических проб, отобранных по разрезу геологических образований из керна скважин, пробуренных в пределах Талнахского рудного узла. Все пробы проанализированы на 24 микроэлемента (МЭ): К, Ва, Си, №, Со, Сг, И, V, гг, У, УЬ, Мо, гп, РЬ, Ад, Мп, Бг, ^ во, Бп, Са, Р, и, Ьа.

На площади Талнахского рудного узла в пределах Октябрьского месторождения контактовые ореолы в карбонатных породах девона представлены аномалиями Бг (КК 6,7 - 8) - Си (КК 1,3) - Ва (КК до1,2) - № (КК до1,1) (центральная часть месторождения); Бг (КК до 18,3) - Си (К« 11) - РЬ (К« до 7) - Мо (КК до 1,0) (фланги месторождения). В метаморфизованных сульфатно-карбонатных породах среднего и верхнего девона на площади развития сплошных и богатовкрапленных сульфидных руд внешняя зона верхнего контактового ореола (мощностью до 100 м) картируется аномалией Бг (КК до 31) - Бп (КК до 4,6) - гп (КК до 1,7) - Мо (К« до 1,3) [1].

Вещественный состав околоинтрузивных ореолов стронциевой и барий-стронциевой специализации обусловлен присутствием в них минералов барита, стронцианита и целестина. Максимальные проявления барита и целестина наблюдаются в метаморфи-зованных отложениях девона, где данные минералы присутствуют в виде кристаллических включений и небольших линзочек в ангидритах и доломитах, составляя до 35% объема породы (мощность интервалов до 30см), либо в виде жеод и желваков размером до 0,2 м в ангидритах и мергелях.

Дифференцированная концентрация стронция и бария в околоинтрузивных ореолах, превышающая в 20-30 раз фоновые содержания, обусловлена проявлением наложенного интенсивного процесса щелочного метасоматоза, проявленного в ореолах интрузивов норильской ассоциации [2].

Образование и существование барита, стронцианита, целестина при метасоматических процессах, сопровождающих становление рудоносных интрузий и сульфидной минерализации, ограничено составом рудообразующего раствора и типом изменения вмещающих пород. В процессе отложения сульфидных минералов, по данным исследований В.В. Рябова и Д.М. Туровцева, происходит удаление из магматических расплавов растворимых щелочных солей [2, 3]. Происходящее раскисление основных магм приводит

Miroshnikova Lyudmila, Associate Professor of the chair of Mineral Deposit Development, tel.: 89039292765.

к падению активности всех оснований и диффузии в раскисленную зону наиболее активных щелочей. При этом инфильтрационный поток щелочей из магматического очага захватывает мощные толщи прогретых пород экзоконтакта. Экзоконтактовые метасоматиты в аргиллитах и мергелях разведочнинской свиты характеризуются широкими вариациями содержаний щелочных металлов.

Кроме того, для геохимических аномалий контактовых ореолов присуща следующая особенность: в околоинтрузивных ореолах центральной части интрузивов, несущих сульфидную медно-никелевую минерализацию, отмечены повышенные содержания Cu, Ni, Sn, а во фронтальных частях месторождения - Pb, Mo, Zn [5]. Наблюдаемую зональность, вызванную неравномерным распределением и концентрированием рудогенных МЭ в геохимических ореолах, возможно объяснить следующим образом. Химические элементы Cs, Rb, K, Na, Ba, Sr, Ca, переносятся в расплавах и растворах в виде ионов. При высоких температурах флюидов может происходить возгон галоге-нидов - газовый перенос молекул NaCl, KCl, что подтверждается присутствием включений (до 5 мм) галоидов - NaCl и KCl в горизонтах троктолитовых габбро-долеритов рудоносных интрузий, содержащих вкрапленное оруденение. Процессы метасоматическо-го замещения сульфидами минералов метаморфических и метасоматических пород в значительной степени определяются их кислотно-основными свойствами. Мерой кислотно-основных свойств пород и руд могут служить их условные потенциалы ионизации [2]. В метаморфических породах (существенно ангидрит-клинопироксеновых), имеющих средние значения условного потенциала ионизации (180 < y < 195), которые близки потенциалам ионизации сульфидов, процессы замещения сульфидами ангидрита и клинопи-роксена проявляются интенсивно и способствуют образованию вкрапленной сульфидной минерализации.

Осаждение Ва304 из нейтральных слабо - и умеренно-щелочных растворов сопровождается образованием пирита и сфалерита в контактовых ореолах. Из слабокислых растворов ВаБ04 выделяется совместно с минералами марказит, вюртцит и метациннаба-рит, являющимися полиморфными разностями пирита и сфалерита [2, 3].

Следовательно, образование минералов Бг стронцианита и целестина происходит в результате метасоматических процессов в инфильтрационно-гидротермальную стадию. Стронцианит в карбонатных породах отмечается в ассоциации с кальцитом, сульфидами и цеолитами.

Поскольку дополнительным поставщиком стронция и бария во вмещающую осадочную толщу были гидротермальные растворы, сопровождающие внедрение и становление рудоносных интрузий, природу накопления стронция в контактовых ореолах интрузий возможно объяснить миграцией его из магматических расплавов и осаждением в контактовых ореолах интрузивов. Содержание стронция в магматических породах, слагающих различные интрузивные комплексы, приведено в табл. 1.

Наиболее обогащены стронцием породы интрузий, относящихся к норильскому комплексу, т.е. рудоносные интрузии с промышленным сульфидным мед-но-никелевым оруденением. И как следствие, ореолы стронциевой специализации присутствуют только в околоинтрузивном пространстве рудоносных и потенциально рудоносных интрузий норильского комплекса.

В подтверждение этому было рассмотрено распределение £Бг и 1_а/Бт в интрузивных породах и их контактовых ореолах. Составы интрузивных пород, для которых получены и £Бг, и 1_а/Бт (данные Yaw-keswoгth et а1., 1995), в основном смещены относительно вулканических образований в сторону более высоких значений £Бг (рис.1). [4]. Отмечается, что Бг имеет особенно высокую радиогенность в приконтакТаблица 1

Содержание стронция в различных интрузивных образованиях Талнахского и Норильского рудных

узлов

№ п/п Название интрузивных комплексов Sr , n -10"3 вес.%

товых породах Хараелахской рудоносной интрузии (отношение 87Бг/86Бг, пересчитанное на 250 млн лет, варьирует от 0,7051 в центре разреза интрузии до 0,7081 у верхнего и до 0,7088 у нижнего контакта). Было высказано предположение что, поскольку среди вмещающих пород Хараелахской интрузии присутствуют слои эвапоритов (содержащие порядка 2000 ррт Бг), то во время внедрения могла произойти контаминация магмы радиогенным Бг. Однако изотопный состав Бг в образцах интрузивных пород не обнаруживает корреляции с другими геохимическими параметрами [4]. №!Сгей et а1. (1995) выдвинули альтернативное объяснение, полагая, что радиогенный Бг был привнесен в приконтактовые зоны интрузии уже после кристаллизации пород, в результате гидротермальной деятельности. Данные распределения £Бг, представленные на рис.2, показывают, что величина еБг в интрузиях норильского и нижнеталнахского типов во

время их внедрения составляла соответственно + 20 и + 40. Примерно такое же количество еБг содержится в Тк - Мг лавах (рис.2). Если предположить, что между лавами Тк - Мг и интрузивными породами рудоносных интрузий существует корреляция, основанная на геохимии микроэлементов, то вполне допустимо, что содержание изотопов еБг в интрузивных породах изначально составляло + 40 и + 60 и изменилось после внедрения [4, 5].

Следовательно, в результате ассимиляции вмещающей эвапоритовой осадочной толщи и магматического расплава были созданы благоприятные условия для концентрации стронция в контактовых ореолах. Привнос в контактовые зоны из магматических и осадочных пород стронция создал условия образования собственных минералов стронция. В геохимических полях данные зоны картируются аномалиями стронция.

Рис. 1. Диаграмма еБг- ¡.а/Бт для вулканических образований (по А. ДЖ. Налдрет): 1 - лавы мокулаевского типа Т1 тк; 2 - 3 - лавы моронговского типа Мг: 2 - базальты верхней подсвиты Т1 тг2, 3 - базальты нижней подсвиты Т1 тг1, 4 - 6 - лавы надеждинского типа Ш: 4 - базальты верхней подсвиты Т1 пв3, 5 -базальты средней подсвиты Т1 пв2, 6 - базальты нижней подсвиты Т1 пв1; 7 - 8 - лавы туклонского типа Тк: 7 - базальты порфировые, полифировые, 8 - базальты пикритовые

Хараелахскяя ИНТрУЗНЯ Прикон та ктовые породы Хараелахской интрузии

Талнахская шпру шя Др\\тие интрузии норильского типа Нижнеталнахская интрузия

Сиплы Нижнетпл-нахской интрузии Нижненорильская интрузия

Рис. 2. Диаграмма s Sr- La/S m для интрузивных образований норильского комплекса

В процессе рудообразования источником серы являлись как хондритовый магматический расплав, так и сульфатно-карбонатные и терригенные угленосные породы рамы, вмещающей интрузив. В первом случае в процессе ассимиляции осадочных пород и магматического расплава количество высвобожденной серы было выше, чем во втором. То есть образование сульфидных минералов происходило в различных условиях и это не могло не отразиться на минеральном и, как следствие, химическом составах руд. При сравнении минералогического и геохимического составов «медистых» руд в эндо - и экзоконтактовых зонах интрузивов, локализованных в различных осадочных толщах, было установлено следующее. Рудоносный интрузив Октябрьского месторождения расположен в сульфатно-карбонатных породах девона, в пределах Талнахского месторождения он локализован в терригенно-осадочных породах тунгусской серии. «Медистые руды» западной части Талнахского рудного узла (ТРУ) (центральная часть Октябрьского месторождения) содержат больше Си, №, Со, Б, Ад, Аи, а также Р^ Рс1 (значительная часть этих металлов изоморфно входит в решетку сульфидов), но содержание Ро, иг, Ри (концентрируются только в твердых растворах в сульфидах, преимущественно в пирротине и пентландите) в них несколько ниже.

Согласно исследованиям А. Дж. Налдрета было установлено, что положение зон, обогащенных сульфидами в пределах месторождений Талнахского рудного узла, и состав рудной минерализации не зависит от состава сульфидовмещающих пород.

Состав вкрапленных сульфидов в Хараелахской интрузии Октябрьского месторождения существенно различается по составу в ее западной, центральной и восточной частях. Неравномерное обогащение вкрапленных руд Си, Р^ РС и Аи и обеднение Со, Р11, Ри, иг и 0s в направлении с востока на запад объясняется наложенным обогащением, которое развивалось на поздней высокотемпературной стадии рудообразова-ния, когда развивались и фракционировали массивные руды, лежащие ниже вкрапленных [4]. Следовательно, асимметричная зональность руд обусловлена фракционированием массивных руд во время их внедрения. Увеличение степени фракционирования в массивных рудах идет в направлении с востока (степень фракционирования 30 - 50%) на запад (степень фракционирования 50 - 80%), где выделяются зоны, обогащенные Си (степень фракционирования более 80%). Зоны, обогащенные Си, интерпретируются как смесь высокофракционированной жидкости с менее фракционированным кумулусом. Химический состав руд приведен в табл. 2.

При установлении зависимости образований аномалий стронция в контактовых ореолах от типа сульфидной минерализации в интрузиве было отмечено следующее. В пикритовых и такситовых габбро-долеритах, содержащих вкрапленное оруденение, рассматривалось взаимоотношение двух групп микроэлементов, проявляющих антагонистические свойства: барий-стронций и никель-медь-кобальт. В каждой из них между микроэлементами внутри группы отмечалась значительная положительная корреляционная

связь (г = 0,6-0,8). Однако между двумя рассматриваемыми группами наблюдается отрицательная корреляционная связь. Следовательно, процессы образования сульфидной минерализации в магматических породах и аномальных концентраций стронция в контактовых ореолах противоположны друг другу. В геохимических ассоциациях габбро-долеритов пикритовых и такситовых, даже содержащих промышленное вкрапленное оруденение, стронций постоянно отмечается в «зонах выноса» [5].

Распространение аномалий стронция в контактовых ореолах рудоносного интрузива имеет отчетливую приуроченность к рудным зонам, где представлены массивные и прожилково-вкрапленные руды («медистые» руды). Контактовые ореолы интрузивов, содержащих только вкрапленное оруденение, сопровождаются зонами рассеянной минерализации и слабоконтрастными аномалиями стронция и бария (Кк до 24).

Высококонтрастные аномалии Ва и Бг (Кк до 31) в контактовых ореолах рудоносных интрузий Октябрьского месторождения отмечаются только в зонах максимального обогащения медью сульфидов вкрапленных, массивных и «медистых» руд (табл. 3). В данном случае, в геохимических ассоциациях массивных и богато-вкрапленных руд, отмечаются повышенные концентрации Бг (Кк до 2). Однако следует отметить, что подобные рудные горизонты содержат значительное количество ксенолитов роговиков (от 20 до 45%), в породах которых, возможно, содержится стронций, источником которого были сульфатно-карбонатные и карбонатные отложения девона. Зоны, обогащенные Си, интерпретируются как смесь высокофракциониро-ванной жидкости с менее фракционированным кумулусом. Происходит постепенная смена геохимических обстановок накопления осадочных пород: карбонатные сменяются сульфатно-карбонатными и сульфатными. Происходит постепенное увеличение содержания стронция в осадочной толще, вмещающей интрузив и рудные горизонты. Внедрение сульфидной магмы и ее фракционирование по мере продвижения от магматического канала являются дополнительным источником воздействия на уже существующие области концентрирования стронция в контактовых ореолах рудоносного интрузива. Поскольку было доказано, что в контактовых ореолах Хараелахского интрузива отмечаются слабоконтрастные аномалии стронция независимо от того, присутствуют рудные горизонты в интрузиве или же отсутствуют, можно высказать следующее предположение. Высококонтрастные аномалии стронция и аномалии рудогенных элементов в рудных горизонтах эндо- и экзоконтакта образовались одновременно в условиях, благоприятных для образования сульфидной минерализации (поступление в расплав значительного количества серы, высвобожденной из сульфатных пород) и минералов стронция. Вполне вероятно, что дополнительное накопление стронция в контактовых ореолах происходит за счет обогащения уже существующих аномалий стронция радиогенным стронцием, присутствующим в сульфидных магмах. Латеральная зональность распределения стронция обуславливается постепенным увеличением

Таблица 2

Средний химический состав «медистых руд» Талнахского рудного узла

Западная часть ТРУ Восточная часть ТРУ

Компонен- Октябрьское месторождение, Хараелахский интрузив Талнахское месторождение, Талнахский интрузив

ты Поле рудника «Октябрьский» Поле рудника «Комсомоль- Поле рудника «Комсомоль- Поле рудника «Скалистый» Поле рудника «Маяк» (югоский» (запад) ский» (восток) (северо-восток) восток)

М, % 1.10 0.76 0.79 0.74 0.65

Cu,% 4.95 2.19 1.97 2.06 3.21

Со,% 0.041 0.023 0.024 0.021 0.022

S,% 13.51 9.28 7.86 7.02 5.73

I Pt 11.61 8.75 9.39 7.08 9.96

Платина Pt 2.24 1.74 2.00 1.68 2.30

Палладий Pd 9.17 6.63 6.91 4.98 7.24

Родий Rh 0.05 0.04 0.1 0.06 0.06

Иридий г 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03

Рутений Ru 0.11 0.29 0.32 0.3 0.3

Осмий Os 0.02 0.03 0.03 0.03 0.03

Золото 0.72 0.49 0.41 0.28 0.5

Серебро 13.34 6.97 9.73 7.42 9.44

Селен Se 18.73 13.1 14.65 11.23 21.26

Теллур Te 6.59 4.82 6.66 5.77 3.31

Свинец 0.006 0.008 0.006 0.0015 0.006

Цинк 0.015 0.032 0.02 0.0123 0.02

Мышьяк As 0.002 0.002 0.003

Висмут Bi <0.005

Олово Sn 0.01 <0.01

Молибден Mo 0.0016

SiO2 23.3 24.56 34.8 42.57 41.27

А12 Oз 7.44 7.22 11.24 11.78 12.94

Fe 21.32 10.86 10.72 10.72 9.77

т2 0.65 0.44 0.54 0.54 0.76

Сг2 Оз 0.01 0.009 0.013 <0.01

МпО 0.082 0.16 0.07 0.1

МдО 7.96 13.24 8.33 5.89 7.05

СаО 13.13 18.39 16.67 10.93 9.38

Ш2 О 0.16 0.22 0.17 2.81

концентрации стронция до аномальных значений в направлении увеличения фракционирования меди.

В контактовых ореолах Талнахского интрузива, залегающего в терригенных отложениях тунгусской серии, аномалий стронция не отмечено (табл. 3). В процессе литификации осадков в породах данной толщи стронций не накапливается и его содержание обычно не превышает значений Кк 0,5. В ГХА контактовых ореолов Талнахского интрузива, расположенного в зонах флексурных приразломных прогибов, отмечается повышенное содержание стронция (Кк 1.2). Очевидно, это связано с воздействием рудоносного интрузива, породы которого после внедрения «отдавали» стронций во вмещающие породы экзоконтакто-вых зон.

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

Таблица 3

Взаимосвязь аномалий стронция в контактовых ореолах рудоносных интрузий с аномалиями ру-_догенных микроэлементов в промышленных горизонтах сульфидных руд_

Локализация аномалий Формула геохимической ассоциации аномалий

Октябрьское месторождение (центральная часть ТРУ)

Габбро-долериты пикритовые, так-ситовые с вкрапленным орудене-нием Си(11Ш(6,9)-Со(2,7)-гп(2)-Сг(1,6Ш1,1)- Мо(0,9)-ТК0,8)

Бг гг Ва РЬУ

Горизонты интрузии, содержащие богато-вкрапленное оруденение (содержание сульфидов до 45%) Cu(209)-Ni(107)-Co(8,1)-Cг(3,3)-Sr(1.9)-Mn(1.8)-Zn(1.5)-PЬ(1.6)-Бn(1.2)^0.8) ^МоггВа

Массивные сульфидные медно-никелевые руды центрально (содержание сульфидов от 80% до 100%) Си (373Ш(192)-Со(12)-Сг(4)- РЬ(3)-гп(2.2)^(2)- Мп(1.7)-Бп(1.3)

™оггВаБоУУЬ

Контактовые ореолы (надинтрузив-ные) в сульфатно-карбонатных породах (внешняя зона контактового ореола; до 100м) Бг(31)-Бп(4.6)-гп(1.7)-Мо(1.3)-Ва(1)-Мп(1)-гг(1)-Си(1) V Т N Со Сг Бо У УЬ

Талнахское месторождение (северо-восточный фланг ТРУ)

Рудная зона (вкрапленные и массивные руды) Ад - Си (10-30Ш(3-20) - Со(1,2-2)-Сг(1)

Ва Т гг Бг Мо Мп РЬ гп

Контактовый ореол в терригенно-осадочных породах карбона-перми гг(5)-РЬ(3.4)-Ва(2Ш2) Си N Со Сг V Мп Бг и Си (10)-РЬ (3)-Со(2,7)-Мо(2,3Ш(1,2)-ТК0.8) Сг Ва гг Бг Мп гп

Роговики кварц-полевошпатовые с горизонтами кварцевых габбро-диоритов и лейкогаббро (головная часть интрузива). Площадь прираз-ломных флексурных прогибов гг (Кк 2.4) - Мо (Кк 2.2) - Ва (Кк 1.6) - Са (Кк 1.3) - Т (Кк 1.2) - гп (Кк 1.0) - Мп (Кк 0.9) - V (Кк 0.9) - Си (Кк 0.8) - N (Кк 0.8) - Бг (Кк 0.6)

гг (Кк 4.8) - Ва (Кк 4.1) - Т (Кк 3.8) - гп (Кк 2.7) - Мп (Кк 2.6) - Мо (Кк 2.5) - N (Кк 2.2) - Си (Кк 1.7) - V (Кк 1.4) - Sr (Кк 1.4) - Са (Кк 1.1) Ва (Кк до 23) - гг (Кк 7,0) - Мп (Кк 1.2) - Бг (Кк 1.2)

Примечания: в формуле геохимической ассоциации в числителе указаны «зоны привноса», а в знаменателе - «зоны выноса» микроэлементов; в скобках цифрами указано значение коэффициента концентрации микроэлемента.

Библиографический список