Стадийность минерализации на месторождении Мирхант (Центральный Таджикистан)

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН __________________________________2007, том 50, №9-10______________________________

МИНЕРАЛОГИЯ

УДК 553.872

Ф.А.Файзиев СТАДИЙНОСТЬ МИНЕРАЛИЗАЦИИ НА МЕСТОРОЖДЕНИИ МИРХАНТ

Вопросы последовательности образования минералов, их парагенезисы и стадийность процесса минералообразования на месторождении Мирхант рассматривались в разные годы Р.А.Амосовым, Н.А.Блохиной, Г.П.Губановым, И.П.Златогурской, К.Кривоплясовой, М.М.Мамадвафоевым, Н.С.Образцовой и др. Все эти исследователи указывали на многоста-дийность процесса формирования рудных тел в пределах месторождения. Они выделяли от двух до пяти стадии гидротермального минералообразования, причем при выделении стадий они ограничивались отдельными параметрами минералообразования.

При выделении стадии минерализации мы придерживались определения, предложенного А.Г.Бетехтиным и др. [1], позднее дополненного и уточненного А.В.Пэком и др. [2]. Эти исследователи под стадией минерализации подразумевали «периоды процесса минерализации, разделенные во времени относительно короткими интервалами, но протекающие в течение одного какого-либо этапа минерализации». По мнению А.Г.Бетехтина и др. [1], критериями стадийности могут служить: 1) пересечение ранних минеральных отложений жилами и прожилками новой стадии, отличающимися по своему составу и прослеживающимися в забоях горных выработок на разных горизонтах месторождения; 2) брекчирование ранее отложенных руд, обломки которых сцементированы минеральными массами, выпавшими из позднее поступивших растворов с возобновлением тектонических подвижек. Кроме того, были использованы результаты минералого-геохимических исследований, характер околорудно-го изменения вмещающих пород, химический состав и элементы-примеси минералов, слагающих рудные тела, а также данные термометрических исследований.

Минералообразование на месторождении происходило в сложной геологической обстановке и носило пульсирующий (стадийный) характер, проявившийся в закономерной смене процессов и сопутствующих им минеральных ассоциаций, которые отражаются в различии физико-химических условий образования. По отмеченным выше параметрам, на месторождении выделены 3 стадии гипогенного минералообразования: 1) кварц-касситерит-сульфидная; 2) карбонат-сульфосольно-сульфидная и 3) кальцит-гематит-сульфидная (таблица).

Рудная минерализация на месторождении началась с формирования стадии ранних окислов и сульфидов. К продуктам этой стадии относятся кварц-касситеритовые и сульфид-

ные (пирротин, арсенопирит, пирит, марказит, сфалерит, станнин, халькопирит) руды с редкими выделениями самородных элементов золота и висмута. Они встречаются в виде жил, прожилков, гнезд, а также вкраплений во вмещающих породах. Ряд начинается с выпадения кварца и касситерита, то есть начало стадии характеризуется окислительными условиями, которые наряду с низкой активностью серы обусловили выпадение кварца и касситерита. Кристаллизация их происходила при температуре 430-300°С. Об этом свидетельствует температура гомогенизации консерватов в кварце из кварц-касситеритовой ассоциации. Первичные включения в нем двухфазовые газово-жидкие с соотношением фаз от 1:2 до 1:4. Форма их ромбовидная, прямоугольная и неправильная. Вторичные включения расположены в виде цепочек вдоль залеченных трещин и имеют овальную и вытянутую форму. Соотношения газа к жидкости во вторичных включениях 1:5-1:8.

Далее минералообразующая среда становится восстановительной и вслед за окислами начинают выпадать сульфиды. Судя по температуре гомогенизации вторичных включений в кварце из кварц-касситеритовой ассоциации (350-250°С), можно предположить, что температурный диапазон выпадения сульфидов соответствует этому интервалу. Кристаллизация сульфидов начинается с пирротина. По данным Г.Бернса и Ф.Куллеруда [3], при температуре порядка 350-300°С при низком парциальном давлении кислорода и серы происходит выделение этого минерала.

Однако основным минералом ранней сульфидной ассоциации является арсенопирит. При его образовании наблюдался дефицит серы, который в данный период восполнялся мышьяком. Последний при процессах минералообразования играл роль аниона. По результатам водных вытяжек из арсенопирита, растворы характеризовались в основном бикарбонат-

1 2

сульфатным составом с резко подчиненным значением хлора. Соотношения Cl- : SO4- : HCO3 колеблются от 1:5:1 до 1:40:2. Из катионов большую роль играли магний и кальций. Отношение Mg : Ca колеблется от 1:4 до 2:1.

По мере снижения температуры и развития сульфидного минералообразования в растворах увеличились концентрации серы, что повлекло за собой отложение пирита, в котором участвует сера в виде [S2]- , а затем и марказита. Наличие пирита свидетельствует о более кислых условиях, чем при отложении арсенопирита. Отметим, что значительная часть пирротина дисульфидизирована и замещена пиритом и марказитом. Пирит, а также железистый сфалерит выполняют трещины и интерстиции зерен арсенопирита. По данным С.А.Морозова [6], растворы водных вытяжек из этих минералов имеют бикарбонатно-сульфатный состав с подчиненным значением хлора. Из катионов важную роль играли магний и кальций. Концентрация растворов в это время достигала 100-250 г/л [5].

Ранняя сульфидная ассоциация (пирротин-арсенопирит-пиритовая) сменяется следующей сфалерит-станнин-халькопиритовой. Для сфалерита характерны структуры распада

iio

со станнином. При этом станнин образует в сфалерите выделения различной формы. Ориентировка включений подчинена кристаллографическим направлениям в сфалерите - скрытым зонам роста, двойникованию, трещинам спайности. Халькопирит замещает, пересекает и цементирует скопления арсенопирита и пирита. Эта ассоциация образуется при увеличении

о

окислительных условий и снижении температуры до 250 С.

Таблица

Стадии минерализации на месторождении Мирхант

Стадии минерализации

1 2 3

Минералы Температура гомогенизации

400 300 200 300 200 100 I 200 100

м ні шн

Кварц

Касситерит шшшя

Пирротин на

Арсенопирит

Пирит ЯШ

Марказит шт

Сфалерит НИ ШШШШ дИВЙ

Станнин Н

Халькопирит

Золото самородное

Висмут самородный нн

Анкерит нн

Кальцит явн янив

Фаматинит

Буланжерит _

Серебро самородное В

Галенит

Фрейеслебеиит нв

Полибазит ні

Пираргирит ял

Фрейбергит ЯШ

Борнит

Теннантит тот

Андорит шш

Бурнонит ттл

Буланжерит шшт

Матильдит тт

Козалит шт

Настуран

Г ематит иии

Киноварь

а распроста- ненные менее распростра- ненные е

Первая стадия завершается образованием самородного золота и висмута. Образование золота и висмута происходило при окислительных условиях - низкой активности в растворах серы. Известно [7], что самородный висмут совместно с золотом и другими минералами олова, серебра в гидротермальных процессах образуется из обедненных серой растворов, при температуре ниже 271°С.

Таким образом, кристаллизация минералов первой стадии протекала из бикарбонатно-сульфатных (с подчиненным значением хлора) растворов низкой концентрации в условиях высокой и средней температуры (430-200°С включительно), при повышенной концентрации кислорода в начале, затем серы. Давление в период кристаллизации минералов первой стадии колебалось от 1000 бар в начале стадии до 300 бар в ее конце [5].

Во второй стадии - стадии ранних карбонатов и сульфидов, роль углекислоты увеличивается и происходит раскисление гидротермальных растворов, что приводит к отложению таких жильных карбонатных минералов, как анкерит и кальцит. Однако кристаллизации этих минералов предшествовало выделение небольшого количества кварца, образующего тонкие прожилки. Просмотр двухсторонне-полированных пластинок из этого кварца показывает, что в нем содержатся газово-жидкие включения овальной, удлиненной, прямоугольной и неправильной формы с соотношением фаз от 1:3 до 1:5. Первичные включения в кварце II гомогенизируются в пределах температуры 350-300°С.

Изучением пластинок и выколок по спайности из кальцита обнаружено значительное количество первичных консерватов минералообразующих растворов. Они в большинстве случаев двухфазовые газово-жидкие с соотношением фаз 1:4-1:8. Гомогенизация их происходит в жидкую фазу, главным образом при температуре 270-200°С. Однако встречаются одиночные включения в форме негативных кристаллов, гомогенизирующихся при температуре 310-300°С.

Вслед за карбонатами следует основная продуктивная (серебряная) минерализация. Эти минералы, по-видимому, отлагались по такой схеме: фаматинит-буланжерит-самородное серебро-галенит-сфалерит-фрейслебенит-полибазит-пираргирит-фрейбергит-борнит-теннантит-андорит-бурнонит-буланжерит-сульфосолями серебра и свинца. Их условно можно разделить на следующие ассоциации - фаматинит-буланжеритовой, самородное серебро-галенит-сфалерит-фрейслебенит-полибазитовой, пираргирит-фрейбергит-борнит-теннантит-андорит-бурнонитой. Они наложены на раннюю стадию и представлены жилами, прожилками, гнездами, вкраплениями.

Как видно из разнообразия минеральных видов, гидротермальные растворы во второй стадии были обогащены многими рудными элементами (Ag, Pb, Zn, Cd, Sn, ^, Bi и др.). Здесь решающая роль играет и сера. Но одновременно в качестве одного из главных анион-

ных компонентов выступает сурьма. В целом, образование их происходило в восстановительной обстановке.

Образование минералов происходило в определенной последовательности. Одни из них получили преимущественное развитие на одних горизонтах (участках), другие на других. Это объясняется различной глубиной формирования, а следовательно, и иным составом растворов, в частности содержанием серы, сурьмы и кислорода.

На месторождении наблюдается смена галенита в верхних горизонтах на сфалерит в нижних. На верхних горизонтах преимущественное развитие получает и ассоциация сульфосолей (блеклая руда, полибазит, пираргирит, андорит и др.).

Отложение сульфидов происходило при постепенном снижении температуры и давления и при повышении окислительного потенциала за счет увеличения в растворах парциального давления кислорода. Это связано, с одной стороны, с развитием трещиноватости, с другой - с понижением температуры самих растворов и обогащением их кислородом.

В конце второй стадии, по-видимому, образуется уранинит, который отлагался в условиях высокого кислородного потенциала. Редкие, тончайшие прожилочки колломорфного уранинита пересекают поздние сульфиды (галенит, сфалерит II, станнин II, фрейбергит). Урановая минерализация развита на одном эрозионном срезе с серебро-полиметаллическими рудами, но имеет локальное распространение.

Иногда раздробленные минералы ранней стадии пронизаны тонкими просечками тетраэдрита, самородного серебра и тончайшими выделениями селенидов свинца, висмута и серебра. Ряд фактов (отсутствие дробления, интерстициальные структуры, ненарушенные двойники сфалерита II и т.д.) свидетельствует о том, что руды этой стадии отлагались в более спокойной тектонической обстановке и в очень слабой степени подвергались пострудным подвижкам. За нижнюю температурную границу образования сульфидов и сульфосолей можно принять температуру порядка 150°С, поскольку они кристаллизовались несколько позже начала выделения из растворов карбонатов. Примерная нижняя температура границы образования ассоциации сульфидов и сульфосолей, по аналогии с подобной минерализацией на месторождении Большой Канимансур, определена в 150°С. На этом месторождении продуктивное серебро-полиметаллическое оруденение образовалось в интервале температуры 300-150°С [8, 9]. Урановая минерализация (уранинит) имеет более низкую температуру кристаллизации, чем 150°С.

Процессы гипогенного минералообразования на месторождении завершаются формированием кальцит-гематит-сульфидной стадии. Продукты этой стадии рассекают минеральные ассоциации двух предыдущих стадий. Минералоотложение в этой стадии начинается с кристаллизации кальцита II. В нем обнаружены двухфазовые газово-жидкие и однофазовые жидкие включения. Форма их неправильная, каплевидная, удлиненная, прямоугольная, не-

редко с элементами огранки. Соотношение газовой фазы к жидкой в двухфазовых включениях колеблется от 1:4 до 1:20. Гомогенизация газово-жидких включений в кальците II происходит в жидкую фазу в широком диапазоне температуры от 220-200°С до 75-65°С. Подавляющее большинство консерватов минералообразующих растворов гомогенизируются при температурах ниже 100°С. Наличие однофазовых жидких включений также указывает на низкую температуру кристаллизации этой разности кальцита. Отметим, что среди двухфазовых включений встречаются и аномальные включения с резко повышенным содержанием газовой фазы. При их нагревании до температуры 320-325°С они, не достигнув момента гомогенизации, взрываются. С.А.Морозов и Э.П.Григорьева [5] для кальцита этой генерации приводят температуру 170-75°С (возможно ниже) и давление порядка 150 бар. Гидротермальные растворы при формировании кальцита II (по данным водных вытяжек) характеризуются хлорид-но-бикарбонатным составом.

В момент кристаллизации кальцита II минералообразующая среда носила окислительный характер, на что указывает выпадение из растворов одновременно с кальцитом окисного железа - гематита.

Кроме кальцита и гематита, в этой стадии кристаллизовались сфалерит, халькопирит и киноварь. Цинковая обманка замещает ранние генерации сульфидов. Её прожилки пересекают выделения галенита и сульфосолей. Совместно со сфалеритом этой генерации выпадает халькопирит, выделения которого встречаются в гематитовых рудах. Киноварь заключает ми-нералообразование этой стадии. Она имеет локальное распространение.

Таким образом, кристаллизация минералов первой стадии протекала из бикарбонатно-сульфатных растворов при температуре 430-200°С, а минералообразование во второй и третьей стадиях соответственно при 350-150 и 220-65°С.

Институт геологии Поступило 07.10.2007 г.

АН Республики Таджикистан

ЛИТЕРАТУРА

1. Бетехтин А.Г., Шадлун Т.Н., Генкин А.Д., Филимонова А.А. Структура и текстура руд. М.: Изд-во АН СССР, 1958, 436 с.

2. Пэк А.В., Вольфсон Ф.И., Лукин Л.И. - Геол. рудных месторождений. 1960, № 4, с. 77-86.

3. Бернс Г.А., Куллеруд Ф. - Проблемы эндогенных месторождений, вып.3, 1966. М.: Мир, с. 66-79.

4. Морозов С.А. -Минералогия, геохимия и генезис некоторых месторождений Таджикистана. Душанбе: Дониш, 1983, с. 182-200.

5. Морозов С.А., Григорьева Э.П. - Минералогия Таджикистана. вып. 4, 1979, с. 8-15.

6. Морозов С.А. - Изв. АН ТаджССР. Отд. физ.-мат. и геол.-хим. наук, 1976, №4 (62), с. 59-66.

7. Дунин-Барковская Э.А. Геохимия и минералогия висмута (Чаткало-Кураминские горы). Ташкент: Фан, 1978, 272 с.

8. Файзиев А.Р., Искандаров Ф.Ш., Байков В.Н. и др. - Тез. докл. VII Всесоюз. совещ. «Термометрия и геохимия рудообразующих флюидов (по включениям в минералах)». Львов, 1985, с. 110-112.

9. Файзиев А.Р., Фозилов М.М. -Тр. ИГ АН РТ, Новая серия, вып. 2, 2003, с. 153-167.

Ф.А.Файзиев

МАРХДЛАИ МИНЕРАЛПАЙДОШАВИ ДАР КОНИ МИРХАНТ

Дар мак;ола, дар асоси буридани рагхои минералхои нав минералхои авваларо, порашавии минералхои аввала дар дохили мархалаи дигар, натичахои омузиши минералогй-геохимиявй, характери тагирёбии чинсхои наздимаъданй ва параметрхои термобарогеокимиёвй дар кони Мирхант 3 мархдлаи гипогении маъданпайдошавй чудо карда шудааст.

F.A.Fayziev

STADIES MINERALIZATION OF THE МIRHANT DEPOSITE

In article, in basis is crossing of earl’s minerals associations vein new studies, results mine-ralogo-geochemical resouchеs, characters nearly ore changes contain rocks, chemical compositions minerals and physical parameters divided into three stadies gipogen mineralization: 1) guarts-kassiterit-sulfids, 2) carbonat-sulfosol-sulfids and 3) calcite-gematit-sulfids.