Главная – Журналы – Геология и геофизика 2015 номер 3

Новые данные по изотопии Sr, Nd, Pb в разновозрастных преимущественно основных породах о. Кунашир (южное звено Курильской островной дуги) позволяют реконструировать главные события магматической эволюции субдукционной системы. Признаки участия высокотемпературного субдукционного осадочного компонента (расплава и/или надкритического флюида) в происхождении ранних миоцен-плейстоценовых базальтов тыловой зоны свидетельствуют о сравнительно высоких (> 800 °C) температурах на поверхности погружающейся океанической плиты. Голоценовые основные вулканиты как фронтальной, так и тыловой зон отличаются деплетированными изотопными характеристиками, отражающими преобладающую роль в их магмогенезисе низкотемпературного водного субдукционного компонента, образовавшегося в результате дегидратации измененной океанической коры тихоокеанского MORB типа. Смена геологических и изотопных характеристик вулканических продуктов в плейстоцене и голоцене связана, по-видимому, с изменением геодинамического режима развития задуговой Курильской котловины - прекращение активного растяжения и начало сжатия.

Раннепалеозойский этап щелочно-базитового магматизма Кузнецкого Алатау представлен Верхнепетропавловским интрузивным массивом габброидов, фельдшпатоидных пород (тералитов, основных фойдолитов, нефелиновых сиенитов) и кальциокарбонатитов. По изотопным Sm-Nd и Rb-Sr данным, его становление происходило в среднем кембрии 509 ± 10 млн лет назад. По уровню кремнекислотности, содержанию глинозема и щелочей силикатные магматические породы соответствуют производным K-Na щелочно-основной формации. Для Са-карбонатитов характерен высокотемпературный (600-900 °C) парагенезис апатита, клинопироксена, ферромонтичеллита, флогопита и магнетита, они обогащены P ₂O ₅ (до 6.4 мас. %), Sr (до ~ 3000-4500 г/т; Sr/Ba ~ 5-7), REE + Y (до ~ 800 г/т) и проявляют признаки ликвационного генезиса. Доминирующим магматическим источником (e _Nd( Т ) = 5-7) послужила умеренно деплетированная мантия PREMA с возможной комбинацией вещества E-MORB и EM. Согласно изотопным данным (( ⁸⁷Sr/ ⁸⁶Sr) _Т ~ 0.7024-0.7065; d ¹⁸О ~ 6.3-15.5 ‰; d ¹³С -3.5…-2.0 ‰), фракционирование расплавов сопровождалось их коровой контаминацией. Редкоэлементный состав мафитов обнаруживает признаки участия в процессах магмогенерации вещества, подобного субстратам исходных магм базальтов СОХ, островных дуг и океанических островов, что может свидетельствовать о внедрении интрузии в геодинамической обстановке взаимодействия активной континентальной окраины с поднимающимся мантийным диапиром. По-видимому, по этой причине происходило смешение материала разнородных источников, включая компоненты PREMA, обогащенной надсубдукционной литосферной мантии EM и континентальной коры. Предполагается, что комплексы пород повышенной щелочности и карбонатитов западного сегмента Центрально-Азиатского складчатого пояса имеют первичную плюмовую природу и входят в состав крупной магматической провинции раннего палеозоя.

В южном складчатом обрамлении Сибирского кратона расположена наиболее крупная в России нефритоносная провинция. Здесь установлены месторождения двух формационных типов — апогипербазитовый (Восточно-Саянская, Джидинская площади, Парамский массив), и апокарбонатный (Витимская площадь). Нефриты слагают шлиры и линзообразные тела обычно в контактовых зонах серпентинизированных (лизардит-антигоритовых) дунит-гарцбургитовых пород и доломитовых мраморов с различными по составу алюмосиликатными породами. Установлены существенные отличия в составе нефритов различной формационной принадлежности. Апокарбонатные нефриты характеризуются большей магнезиальностью, фтористостью и меньшей железистостью. В них содержание Li, Be, Rb, Cs на два порядка выше, а концентрации Sc, Ti и Mn ниже, чем в апогипербазитовых. Полученные изотопные данные позволяют сделать вывод о том, что флюидная фаза апогипербазитовых нефритов была мобилизована из серпентинитов при метаморфизме, а в апокарбонатных нефритах фиксируется исключительно метеорный источник воды. Кислород в минералах из метаморфизованных карбонатных пород был задействован из замещаемой матрицы с участием в ряде случаев формационных вод.

Довыренский интрузивный комплекс включает рудоносный (Cu-Ni-PGE) Йоко-Довыренский расслоенный плутон (возраст ~728 млн лет, мощность до 3.4 км), подстилающие ультрамафитовые силлы и комагматичные дайки лейконоритов и габбродиабазов. Нами проведены исследования Sr-Nd-Pb изотопных систем для 24 интрузивных пород и 5 ассоциирующих низко-Ti и высоко-Ti базальтов. Установлено, что высоко-Ti базальты характеризуются близкими MORB значениями 0.7028 £ ( ⁸⁷Sr/ ⁸⁶Sr) _T £ 0.7048 и 4.6 £ e _Nd( T ) £ 5.8. Интрузивные базиты и гипербазиты геохимически близки низко-Ti свите, формируя компактный кластер составов с экстремально-обогащенными отношениями радиогенных изотопов Sr, Pb и низкими e _Nd. Максимальную степень обогащения демонстрируют породы придонной части плутона (( ⁸⁷Sr/ ⁸⁶Sr) _T = 0.71387 ± 0.00010 (2s), e _Nd( T ) = -16.09 ± 0.06), являющиеся продуктами кристаллизации наиболее примитивных высоко-Mg магм. Расположенные выше дуниты, троктолиты и габброиды демонстрируют менее обогащенные характеристики, которые можно связать с контаминацией вмещающих пород при заполнении камеры и/или незначительной гетерогенностью источника. Расчеты пропорций смешения исходного расплава с карбонатно-терригенным материалом показали, что наблюдаемые вариации изотопных отношений Sr и Nd предполагают нереально высокую степень контаминации осадков - до 40-50 %. Это противоречит последовательности смены главных типов пород Йоко-Довыренского массива, согласующейся с кристаллизацией пикрит-базальтовой магмы. Более вероятным представляется вклад 5-10 % высоко-Ti компонента, как указание на возможность взаимодействия двух изотопно-контрастных магм этой провинции в позднем рифее. В целом незначительные вариации e _Nd( T ) для интрузивных пород и метавулканитов (-14.3 ± 1.1) свидетельствуют о происхождении низко-Ti магм из изотопно-аномального источника. Тренд изменений e _Nd( T ) в зависимости от времени и геохимические особенности довыренских пород указывают, что его протолитом могли явиться продукты плавления надсубдукционной мантии возрастом 2.7-2.8 млрд лет. Таким образом, исходные магмы Довырена формировались в позднем рифее из гораздо более древнего (суб)литосферного источника, который изначально оказался обогащенным мафитовым компонентом с пониженным Sm/Nd отношением и в течение ~2 млрд лет был изолирован от конвектирующей мантии и процессов мантийного плавления. В пользу существования такого долгоживущего и, как минимум, дважды реактивированного литосферного субстрата свидетельствует тот факт, что линия изотопной эволюции неодима для изначально неаномального мантийного протолита включает не только породы Довырена, но также палеопротерозойские габброиды Чинейского массива и архейские эндербиты Прибайкалья.

Совмещение в пространстве и близость времени образования Cu-Mo-порфировой магматогенной и эпитермальной золоторудной минерализации объясняется наличием генетической связи между процессами образования магматогенного порфирового и эпитермального оруденения. Одной из причин этой генетической связи может быть генерация порфировой рудно-магматической системой металлоносных флюидов, характеризующихся различной геохимической специализацией, при участии которых формируются магматогенные Cu-Mo-(Au)-порфировые и ассоциированные с ними золоторудные эпитермальные месторождения. Методом синтеза флюидных включений в кварце проведено экспериментальное изучение поведения Cu, Mo, W, Sn, Au, As, Sb, Te, Ag, Bi в гетерофазных флюидах, по составу и агрегатному состоянию близких к природным рудообразующим флюидам Cu-Mo-(Au)-порфировых месторождений. Установлено, что при температуре 700 °С понижение давления от 117 до 106 МПа приводит к значительному обогащению газовой фазы гетерофазного хлоридного флюида Au, As, Sb и Bi. Для карбонатно-хлоридно-сульфатных флюидов выявлено гетерофазное состояние при температуре 600 °С и давлении 100-90 МПа, характеризующее равновесие жидкая высококонцентрированная карбонатно-сульфатная фаза-жидкая хлоридная фаза-малоплотная газовая фаза. Понижение давления гетерофазного карбонатно-хлоридно-сульфатного флюида приводит к заметному обогащению его хлоридной фазы Cu, Mo, Fe, W, Ag, Sn, Sb и Zn относительно карбонатно-сульфатной фазы. Процессы перераспределения рудных элементов между отдельными фазами гетерофазных флюидов могут рассматриваться как модель генерации металлоносных хлоридных флюидов, которая реализуется в природных условиях при формировании Cu-Mo(Au)-порфировых месторождений, а также генерации газообразных флюидов, поставляющих Au, Te, As и другие рудные элементы к месту образования эпитермальной Au-Cu и Au-Ag минерализации.

На Жирекенском месторождении выделяются два интрузивных комплекса: амананский и рудоносный порфировый. Согласно U-Pb датировкам по циркону (возраст гранитоидов амананского комплекса 162.6 ± 1.4, гранитов и монцонит-порфиров рудоносного комплекса 159.0 ± 1.6 и 157.5 ± 2.9 млн лет), становление амананского комплекса произошло в конце коллизии, рудоносного порфирового комплекса при изменении геодинамического режима на постколлизионный (рифтогенный). Породы двух комплексов характеризуются высокими содержаниями LILE, LREE и низкими HFSE, HREE. Отношение ( ⁸⁷Sr/ ⁸⁶Sr) ₀ в габбро и гранитах амананского комплекса составляет 0.70501 и 0.70534, в породах порфирового комплекса варьирует в диапазоне 0.70451-0.70633. Амананским габбро, габбро-диоритам и гранитам соответствуют ε _Nd( T ) = -1.4, -1.8 и -10.3. В породах рудоносного комплекса ε _Nd( T ) изменяется от -3.7 до +1.0. Модельный возраст T _Nd(DM) амананских гранитов 1.5 млрд лет, гранитов и порфиров рудоносного комплекса 1.0-0.8 млрд лет. Изотопные отношения Pb в породах амананского и порфирового комплексов составляют соответственно: ²⁰⁶Pb/ ²⁰⁴Pb = 18.086-18.136 и 18.199-18.442; ²⁰⁷Pb/ ²⁰⁴Pb = 15.487-15.499 и 15.506-15.545; ²⁰⁸Pb/ ²⁰⁴Pb = 38.046-38.256 и 38.23-038.456. Результаты геологических, геохимических и изотопных исследований позволяют допускать, что источниками магм были ювенильная и древняя кора. Предполагается, что расплавы поступали с глубины не менее 55 км в связи с плавлением коры, утолщенной вследствие тектонических деформаций на верхних горизонтах и наращивания снизу при поступлении базитовой магмы. Ювенильная мафическая кора рассматривается как доминирующий источник флюидных компонентов и металлов. Благоприятные условия для реализации рудного потенциала магматической системы при становлении порфирового комплекса во многом создавались на предшествующем этапе - при становлении амананского комплекса, который выделяется нами как подготовительный этап в развитии долгоживущей рудно-магматической системы.

С целью выяснения генезиса апатитового оруденения на Гулинском щелочно-ультраосновном карбонатитовом массиве изучены включения минералообразующих сред в апатитсодержащих ийолитах и магнетит-флогопит-апатитовых рудах в карбонатитах. В апатите исследуемых пород обнаружены и изучены первичные включения карбонатно-солевых и карбонатных расплавов. Включения карбонатно-солевых расплавов имеют высококальциевый щелочной состав, обогащенный P, Sr, SO ₃, F (мас. %): 30-40 CaO, 5-12 Na ₂O, 2-4 K ₂O, 1-3 P ₂O ₅, 1.5-3.0 SO ₃, 1-3 SrO, а также десятые и сотые доли процента MgO, FeO, BaO, SiO ₂. Гомогенизация включений происходит при 850-970 °C. В карбонатных включениях преобладает CaO (54-67 мас. %), а также присутствуют в небольших (десятые доли процента) количествах MgO, FeO, SrO, Na ₂O, P ₂O ₅. Включения гомогенизируются при 840-860 °C. Подобные первичные карбонатно-солевые и карбонатные включения обнаружены в гранате и вторичные - в силикатных минералах ийолитов (клинопироксене, нефелине). Кроме того, в клинопироксене ийолитов выявлены первичные включения высококальциевых щелочно-ультраосновных расплавов, близких к составу мелилитит-меланефелинитов, существенно обогащенных P, SO ₃ и CO ₂ (мас. %): 41-46 SiO ₂, 8-16 Al ₂O ₃, 2-8 FeO, 3-6 MgO, 12-20 CaO, 2-9 Na ₂O, 1-6 K ₂O, 0.4-2.1 P ₂O ₅, 0.2-2.3 SO ₃, 0.02-0.35 Cl. Достичь гомогенизации в силикатных включениях не удалось, они при 1150-1170 °C взрывались. Исходя из полученных данных, образование апатита в магнетит-флогопит-апатитовых рудах и ийолитах на Гулинском плутоне происходило при 850-970 °С из богатых фосфором щелочных карбонатно-солевых расплавов. Появление таких расплавов, по-видимому, было связано с проявлением силикатно-солевой несмесимости в мелилитит-меланефелинитовых расплавах, существенно обогащенных солевой составляющей, которая проявилась либо на завершающих стадиях кристаллизации клинопироксена, либо при образовании мелилита. Присутствие в пространственно обособленных карбонатно-солевых расплавах щелочей, S, F и CO ₂ способствовало концентрации и удерживанию в них фосфора до довольно низких температур, что в итоге привело и возникновению апатитового оруденения в ийолитах и формированию рудных залежей и жил в карбонатитах.

Представлены результаты геофизических исследований хромитовой минерализации в метаморфизованных дунитах южной части Ключевского альпинотипного ультрамафитового массива (Средний Урал), которые включают геомагнитную съемку и детальные лабораторные исследования рудообразующих и акцессорных хромшпинелей одного генотипа. Установлено, что основными носителями намагниченности на исследованном типовом участке массива являются акцессорные железисто-хромистые шпинели переменного состава Fe ²⁺(Cr _{2- x} Fe _x ³⁺)O ₄. В результате метаморфических преобразований существенно изменились состав и магнитная структура первичной немагнитной акцессорной хромшпинели в отличие от слабоизмененной рудообразующей хромшпинели. Это создает контраст магнитных свойств между рудными телами и вмещающими их породами и является обоснованием для применения геомагнитных методов при разведочных работах на хромитоносных альпинотипных массивах. Зарегистрированы геомагнитные аномалии, соответствующие хромититовой рудоносной зоне и структурно-тектонической границе между блоками пород, в результате магнитной съемки, выполненной на типовом участке с блоковой структурой и с высокохромистыми вкрапленными рудами, локализованными в метаморфизованных дунитах. Использование высокотехнологичных методов исследования вещества (исследование намагниченности в диапазоне от 4 до 1000 К; магниторезонансная спектроскопия и магнитная силовая микроскопия) позволило впервые обнаружить в первичной немагнитной акцессорной хромшпинели магнитные кластеры (суперпарамагнитные фазы), ответственные за магнитные свойства вмещающих пород. Установлена связь между изменениями хромшпинели на микроуровне и зарегистрированными аномалиями геомагнитного поля на исследованном типовом участке альпинотипного массива.

Рассматривается вариант автоматической корреляции разрезов скважин, основанный на построении многомерных функций различия фрагментов графиков каротажных кривых. Решение получается либо путем последовательной корреляции отдельных границ с учетом проективной модели Хейтса и определением положения границы в минимуме функции различия, либо путем построения линий оптимальных траекторий на двумерном планшете Жековского. Алгоритмы реализованы в виде программного модуля оригинальной среды интерпретации скважинных данных, а также комплектом средств разработки Ocean в виде плагина автоматической корреляции для комплекса Petrel компании Шлюмберже.

Приведены статистические данные о теплопроводности горных пород Комсомольского рудного района (Хабаровский край). Охарактеризованы закономерности изменения коэффициентов теплопроводности и тепловой неоднородности рассмотренных разновидностей пород в связи с минеральным составом, структурно-текстурными особенностями и степенью метасоматических изменений. Приведены теплофизические разрезы изученных минерализованных зон. Обосновывается вывод о достаточно высокой информативности тепловых свойств и перспективности детальных теплофизических исследований разрезов для их литологического расчленения.