Флюидный режим и петрология гранитоидов имеют важнейшее значение для генерации оруденения. Золоторудное месторождение Мурунтау (Узбекистан) относится к супергигантскому классу мировых объектов с запасами золота более 5,2 тыс. т. Не вызывает сомнения актуальность изучения петрологии и флюидного режима магматитов этого уникального месторождения. Ранее было установлено, что гранитоиды месторождения обнаруживают признаки абиссальной фации, формировавшиеся в обстановке плюмтектоники [2, 3].
Петрология и флюидный режим магматических образований месторождения
На дневной поверхности в рудном поле месторождения Мурунтау магматические тела представлены Сардаринским штоком биотитовых гранитов в 7 км к юго-востоку от месторождения, а также дайками, локализующимися в трёх поясах. Севернее и южнее месторождения трассируются обрамляющие рудное поле субширотные пояса, преимущественно, лампрофиров (керсантиты, реже - спессартиты). В центре рудного поля также субширотно протягивается пояс даек пёстрого состава - от диоритов до аляскитов. В пределах рудного поля, локализованного в интрузивной позиции, скважинами на глубине выявлены биотитовые граниты Сардаринского штока, находящегося в 12-15 км к юго-востоку от месторождения. Глубокой скважиной СГ-10 в интервале глубин 4005-4294 м вскрыт Мурунский аляскитовый гранит.
Сардаринский биотитовый гранит представляет собой массивную полнокристаллическую, часто порфировидную, породу, сложенную:(%) интрателлурическими выделениями калиевого полевого шпата (5-10) и основной ткани породы (90-95). Порфировые выделения размерами от 1 до 2 см в поперечнике представлены калиевым полевым шпатом (ортоклаз), нередко серицитизированным. Основная ткань породы сложена (в%): кварцем (33-36%), плагиоклазом (анортитом № 24-30) (35), калиевым полевым шпатом (25) и биотитом (4-10). Редко отмечается роговая обманка. Микроструктура основной ткани аллотриоморфнозернистая, местами диоритовая. Акцессории представлены ильменитом, пиритом, апатитом, цирконом, сфеном.
Аляскитовые граниты Мурунского штока среднекристаллические тёмной и белой окрасок. Состоят из (в%): кварца - 40-50, калиевого полевого шпата - 20-40, плагиоклаза (олигоклаза № 12-16), биотита (3-4), мусковита (до 1). Микроструктура аллотриоморфнозернистая. Акцессории - апатит, циркон, сфен, пирит, пирротин, ильменит.
Диоритовые порфириты даек имеют зеленовато-серый цвет, мелкозернистые. Интрателлурических вкрапленников плагиоклаза и калиевого плевого шпата - 10%, основной ткани породы - 90%. Плагиоклаз вкрапленников представлен андезином-лабрадором. Состав основной ткани породы (в%): плагиоклаз (андезин 38-43) - 60-70, кварца - 5-7, калиевого полевого шпата (10-15), биотита (5-10). Микроструктура микродиоритовая, сложенная мозаикой кварца, полевого шпата и игольчатых выделений биотита, редко - мусковита. Акцессории охватывают сфен, апатит, магнетит редко - циркон и ильменит.
Керсантиты даек в склоне Тамдытау имеют серый, зеленовато-серый цвет, среднекристаллическую основную ткань и вкрапленники крупных чешуй биотита размерами до 1 и более см. Основная ткань породы сложена плагиоклазом, биотитом, карбонатом, кварцем. Вкрапленники биотита замещены по периферии хлоритом и эпидотом, а биотит основной ткани породы - серицитизирован. Спектр акцессорных минералов представлен апатитом, ильменитом, сфеном, цирконом, пиритом.
Кварцевые сиенит-порфиры даек светло-розовой окраски, средне-мелкокристаллические. Во вкрапленниках калиевый полевой шпат размерами от 0,5 до 1 см. Основная ткань породы сложена калиевым полевым шпатом, кварцем, биотитом, редко - роговой обманкой. Акцессории представлены ильменитом, сфеном, апатитом, цирконом.
В итоге петрографического описания пород следует указать, что по преобладанию в составе акцессориев ильменита над магнетитом их следует относить к ильменитовой серии гранитоидов по С. Ишихара [7], и, следовательно, они характеризовались резко восстановленным режимом. Химический состав пород рудного поля Мурунтау сведен в табл. 1.
Таблица 1 Химический состав магматических образований золоторудного поля Мурунтау (оксиды в масс.%, элементы - в г/т
|
Компоненты |
Породы |
||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
SiO2 |
54,4 |
54,1 |
55,71 |
71,43 |
75,13 |
74,04 |
67,15 |
56,13 |
56,24 |
|
TiO2 |
1,1 |
0,45 |
0,30 |
0,18 |
0,14 |
0,13 |
0,75 |
0,36 |
0,33 |
|
Al2O3 |
14,39 |
16,89 |
16,71 |
14,08 |
13,14 |
13,41 |
16,55 |
16,31 |
16,24 |
|
Fe2O3 |
0,87 |
3,40 |
0,61 |
0,92 |
0,91 |
1,15 |
1,94 |
0,92 |
0,95 |
|
FeO |
7,32 |
6,32 |
6,37 |
2,01 |
0,92 |
1,09 |
1,85 |
5,29 |
5,12 |
|
MnO |
0,14 |
0,14 |
0,11 |
0,05 |
0,01 |
0,01 |
0,13 |
0,13 |
0,14 |
|
MgO |
6,2 |
3,45 |
5,98 |
2,0 |
0,43 |
0,87 |
0,55 |
4,49 |
4,51 |
|
CaO |
6,15 |
5,8 |
7,9 |
1,7 |
2,8 |
0,8 |
2,01 |
7,1 |
6,9 |
|
Na2O |
2,57 |
3,01 |
2,34 |
2,61 |
2,32 |
3,0 |
3,03 |
2,54 |
2,61 |
|
K2O |
2,55 |
2,77 |
2,86 |
4,72 |
4,54 |
4,9 |
8,41 |
3,87 |
3,92 |
|
P2O5 |
0,21 |
0,08 |
0,06 |
0,03 |
0,03 |
0,02 |
0,23 |
0,06 |
0,07 |
|
Cумма |
100,74 |
100,0 |
100,51 |
100,37 |
100,32 |
100,07 |
99,74 |
99,64 |
99,87 |
|
Li |
25 |
24,5 |
24,2 |
35 |
15 |
14,5 |
28 |
37 |
40 |
|
Rb |
109 |
94 |
97 |
190 |
368 |
264 |
189 |
166 |
170 |
|
Cs |
3 |
4,7 |
5,1 |
18 |
25 |
8,5 |
4,8 |
5,5 |
6,1 |
|
Sr |
407 |
390 |
395 |
260 |
270 |
70 |
241 |
120 |
130 |
|
Pb |
7 |
8 |
7 |
65 |
20 |
10 |
33 |
18 |
20 |
|
Zn |
10 |
11 |
11 |
112 |
50 |
12 |
48 |
23 |
22 |
|
Cu |
12 |
15 |
14 |
225 |
45 |
14 |
27 |
22 |
25 |
|
Ta |
12 |
13 |
14 |
18 |
10 |
3,5 |
14,5 |
15,1 |
16,2 |
|
Nb |
14,8 |
15,7 |
16,8 |
23 |
13 |
57,6 |
35,7 |
62,3 |
64,1 |
|
Ge |
0,7 |
0,7 |
0,7 |
0,6 |
0,3 |
0,7 |
0,9 |
0,9 |
1,0 |
|
U |
2,4 |
3,5 |
3,4 |
10,4 |
9,4 |
14,5 |
17,5 |
18,5 |
19,1 |
|
Th |
6,6 |
7,2 |
8,3 |
23,2 |
21,5 |
27,0 |
29,4 |
32,6 |
34,8 |
|
Th/U |
2,75 |
2,06 |
2,44 |
2,23 |
2,29 |
1,86 |
1,68 |
1,76 |
1,82 |
Примечание. Анализы выполнены в лаборатории Центральной геолого-съёмочной экспедиции (Ессентуки). Дайки: 1-3 - кварцевые диориты; 4 - граниты биотитовые Сардаринского штока; 5, 6 - аляскитовые граниты Мурунского интрузива; дайки: 7 - кварцевые сиениты; 8, 9 - керсантиты.
Cледует отметить, что все породные типы, попавшие в выборку, не изменены метасоматически, о чём свидетельствуют значения отношений Th/U, повсеместно превышающие 1.
На диаграмме K
Диаграмма K2O-SiO2 для породных типов рудного поля Мурунтау. Поля пород: 1 - абсарокит; 2 - шошонит; 3 - банакит; 4 - высококалиевый базальт; 5 - высококалиевый андезибазальт; 6 - высококалиевый андезит; 7 - высококалиевый дацит по [10].
Cерии пород: I - толеитовая; II - известково-щелочная; III - высококалиевый известково-щелочная; IV - шошонитовая. Породные типы рудного поля Мурунтау: 1 - дайки кварцевых диоритовых порфиритов; 2 - биотитовые граниты Сардаринского штока; 3 - аляскитовые граниты Мурунской интрузии; 4 - дайки керсантитов; 5 - кварцевый сиенит-порфир (дайка)
Биотитовые граниты Сардаринского гранита локализуются в поле высоко калиевой известково-щелочной серии в область высококалиевого дацита. Дайки кварцевых диоритовых порфиритов тяготеют к границе высококалиевой известково-щелочной и шошонитовой серии, располагаясь вблизи этой границы, локализуясь в полях высококалиевого андезибазальта и шошонита. Аляскитовые граниты (лейкограниты) Мурунской интрузии попадают в поле шошонитовой серии в область крайне дифференцированных разностей лейкогранитов. В это же поле попадают дайки керсантитов и тяготеют к области банакитов. А кварцевые сиенитовые порфиры также локализуются в поле шошонитовой серии, но в область крайне высоких концентраций калия и повышенных значений кремнекислоты (см. рисунок).
Таким образом, все породные интрузивные типы магмо-рудно-метасоматической системы (МРМС) Мурунтау, кроме биотитовых гранитов Сардаринского штока, попадают в поле шошонитовой серии, показывая различные уровни дифференциации степени продвинутости эволюции расплавов по кремнекислотности и содержанию калия.
В последнее десятилетие оживлённая дискуссия ведётся относительно возраста рудогенерирующего магматизма и связи с ним золотого оруденения месторождения Мурунтау. Сводка абсолютных значений возраста магматитов, околорудных метасоматитов и рудных образований представлена в табл. 2.
Как видно из приведенных данных, разброс возрастов магматизма и связанного с ними оруденения и околорудных и пострудных наложенных метасоматитов весьма широк. В этой связи важно точно определить возраст оруденения и привязать к нему возраст рудогенерирующего интрузивного импульса. Костицин Ю.А. на основе абсолютных определений возрастов анализируемых образований пришёл к выводу, что для генерации золотого оруденения на месторождении важнейшее значение имел дайковый магматизм второго этапа, в период которого формировались дайки кварцевых сиенит-порфиров и лампрофиров и близких к ним по возрасту 4 метасоматитов [4], имеющих возраст 273,1 ± 1,6 млн лет. Р. Морелли с соавторами определили возраст рудного арсенопирита с помощью рений-осмиевой изотопной системы, которой определены более объективные цифры от 287 до 295 млн лет (среднее значение 290 млн лет). И, таким образом, ближе к возрасту рудного арсенопирита находятся гранитные образования Мурунского и Сардаринского гранитных интрузий [9]. Пострудные наложенные прожилки и жилы кварц-турмалинового (257 млн лет), кварц-арсенопиритового (230,2 млн лет) и кварц-адулярового (219,4 млн лет) составов дают растянутую картину завершения гидротермальной жизни месторождения продолжительностью 36 млн лет. Общий интервал времени - от рудного этапа к заключительному пострудному - составляет 76 млн лет.
Таблица 2 Определения абсолютных возрастов итрузивных, метасоматических и рудных образований золоторудного поля Мурунтау
|
Интрузивные и рудные образования |
Изотопные системы |
Возраст, млн лет |
Источник |
|
Керсантит (дайка) |
(87Sr/86Sr)0 ± 2σ (0,70818 ± 14) |
273,0 ± 3,0 |
Костицин, 1996 [5] |
|
Кварцевый сиенит-порфир (дайка) |
(87Sr/86Sr)0 ± 2σ (0,7071 ± 39) |
274,2 ± 5,7 |
Костицин, 1996 [5] |
|
Кварцевый диорит-порфирит (дайка) |
(87Sr/86Sr)0 ± 2σ 0,70754 ± 4) |
284,4 ± 1,4 |
Костицин, 1996 [5] |
|
Диоритовый порфирит (дайка) |
(87Sr/86Sr)0 ± 2σ 0,70706 ± 64) |
285,9 ± 6,9 |
Костицин, 1996 [5] |
|
Биотитовый гранит (Сардаринский шток) |
(87Sr/86Sr)0 ± 2σ 0,70789 ± 13) |
286,2 ± 1,8 |
Костицин, 1996 [5] |
|
Аляскитовый гранит (Мурунская интрузия) |
(87Sr/86Sr)0 ± 2σ 0,716 ± 15) |
287,1 ± 4,6 |
Костицин, 1996 [5] |
|
Околорудный Би-ПШ-Кв-метасоматит |
(87Sr/86Sr)0 ± 2σ 0,71612 ± 6) |
273,2 ± 2,8 273,1 ± 1,6 |
Костицин, 1996 [5] |
|
Арсенопирит рудного прожилка |
187Os/186Os: 187Re/186 Os |
287,0 ± 2,5 295,4 ± 6,1 |
Morelli et al., 2007 [9] |
|
Шеелит I Шеелит II (в рудах) |
Sm-Nd |
351 ± 22 279 ± 18 |
Kempe et al., 2001 [8] |
|
Кв-Тур наложенная на руду жила |
(87Sr/86Sr)0 ± 2σ (0,71527 ± 39) |
257 ± 13 |
Костицин, 1996 [5] |
|
Кв-Арс жила |
(87Sr/86Sr)0 ± 2σ (0,72065 ± 9) |
230,2 ± 3,5 |
Костицин, 1996 [5] |
|
Кв-Ад жила |
(87Sr/86Sr)0 ± 2σ (0,751 ± 8) |
219,4 ± 4,2 |
Костицин, 1996 [5] |
Примечание. Сокращения: Ад - адуляр, Арс - арсенопирит, Би - биотит, Кв - кварц, ПШ - полевой шпат.
Расшифровка флюидного режима интрузивных образований золоторудного поля Мурунтау (табл. 3) показывает, что гранитоиды Сардаринского массива и дайки гранодиорит-порфиров характеризуются очень высокими давлениями (9-6 МПа) (по соотношениям AlVI к AlIV в биотитах) и температурами (890-900°С) при кристаллизации, что отвечает условиям абиссальной фации. Во флюидном режиме гранитоидов отмечены высокие значения фугитивностей и парциальных давлений HCl, H2O и CO2 (см. табл. 3).
Характерны более высокие параметры парциальных давлений воды и углексилоты во флюидах аляскитовых гранитов Мурунской интрузии по сравнению с гранитами Сардаринского штока. Флюиды характеризовались высокой восстановленностью (Квос). Магматогенные флюиды имели низкие летучести кислорода и повышенные значения восстановленности флюидов в дайковых образованиях, а также заметно были обогащены водой, углекислотой и хлором (см. табл. 3). Характерны более высокие значения восстановленности флюидов и концентрации фтора (MHF) в постгранитных дайках, особенно в керсантитах, указывающие на подток более глубинных трансмагматических флюидов при их формировании. Возможно, что этот источник был глубже астеносферного, так как формирование комплексной рудной системы Мурунтау происходило в постколлизионной обстановке, инициированной плюмтектоникой [3]. Вероятно, формирование МРМС Мурунтау происходило в результате высокотемпературных сверхглубинных флюидов, характеризующихся повышенной магнезиальностью (широкий и мощный ореол флогопитовых метасоматитов) и обогащённостью S, Ni, Co, Au, Ag, Mo, Pt, Pd, Bi и другими халькофильными элементами, имеющими первичную плюмовую природу, как это считает Ф.А. Летников [6].
Таблица 3 Некоторые параметры флюидного режима дифференциатов МРМС Мурунтау
|
Параметры флюидного режима |
Граниты Сардаринского массива |
Аляскитовые граниты Мурунской интрузии |
Дайки |
||
|
сиенит-порфиров |
гранодиорит-порфиров |
керсантитов |
|||
|
Т, °С |
900 |
870 |
890 |
900 |
910 |
|
f O2 |
-12,4 |
-13,1 |
-13,6 |
-14,3 |
-14,8 |
|
f H2O |
3225 |
2350 |
3116 |
3872 |
3125 |
|
p H2O |
2820 |
2950 |
2610 |
3550 |
2810 |
|
p CO2 |
2950 |
3100 |
2390 |
3728 |
4245 |
|
lgfHF/lgfHCl |
-2,25 |
-2,1 |
-2,14 |
-1,55 |
-1,2 |
|
Квос |
0,71 |
0,72 |
0,77 |
0,85 |
0,88 |
|
у |
186,3 |
187,2 |
188,4 |
190,8 |
191,2 |
|
MHF |
0,023 |
0,105 |
0,084 |
0,112 |
0, 136 |
Примечания: Т, °С - температура кристаллизации пород; f O2, f H2O - фугитивности кислорода и воды соответcтвенно, в 102 кПа; p H2O, p CO2 - парциальные давления воды и углекислоты соответственно, в 102 кПа ; К вос. - коэффициент восстановленности флюидов по Ф.А. Летникову; у - потенциал ионизации биотитов по В.А. Жарикову; MHF - концентрации плавиковой кислоты во флюидах, моль/дм3 по [1].
Заключение
В итоге следует отметить, что нет большого смысла в определении точного интрузивного импульса, с которым может быть связано золотое оруденение месторождения Мурунтау. Петрологические данные, приведенные выше, указывают, что преобладающая часть интрузивных образований тяготеет и относится к шошонитовой серии различной эволюционной продвинутости породных типов, формирование которой связано с процессами мантийно-корового взаимодействия в результате функционирования активного плюма, диффреренциации в глубинном очаге с участием фракционной кристаллизации полевых шпатов, контаминации корового материала [2, 5]. Супергигантское золоторудное месторождение Мурунтау формировалось по сложному сценарию несколько десятков миллионов лет, соизмеримых с функционированием плюма. Правильнее говорить о связи золотого оруденения не с конкретным интрузивным импульсом, а с эволюцией глубинного магматического очага, в который поступали неоднократные инъекции и подпитка высоко восстановленных плюмовых и астеносферных источников. Из этого долгоживущего глубинного очага время от времени происходило отщепление магматических дериватов, восстановленных флюидных систем, формировавших громадные объёмы магнезиальных метасоматитов и мультистадийных гидротермальных растворов, о чём свидетельствует большой временной разброс цифр магматизма, метасоматитов и рудных образований.
Рецензенты:
-
Поцелуев А.А., д.г.-м.н., профессор, зав. кафедрой общей геологии и землеустройства ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск;
-
Бочаров В.Л., д.г.-м.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет» Минобрнауки России, г. Воронеж.
Работа поступила в редакцию 11.04.2012.