Главная – Журналы – Поиск по журналам

Приведены результаты минералогических и термобарогеохимических исследований нижнекорового ксенолита скаполитсодержащих гранулитов из трубок взрыва фергусит-порфиров Юго-Восточного Памира (Таджикистан). Во всех минералах (в том числе гранате, клинопироксене и скаполите) этих гранулитов обнаружены первичные расплавные включения, которые изучены с применением термометрических и микрозондовых (EPMA, SIMS, Раман) методов. Установлено, что составы включений соответствуют кислым (от риодацитов до риолитов), существенно-калиевым расплавам нормальной и повышенной щелочности с содержанием Н₂О до 4 мас. %, Cl до 0.8 мас. % и СО₂ около 1 мас. %. Расплавы деплетированы в отношении HREE и имеют высокие Th/U (7.7-9.4). По расплавным включениям и минералогическим термобарометрам показано, что изученный скаполитсодержащий гранулит кристаллизовался при температуре около 1000°С и давлении примерно 15 кбар. Наиболее вероятным процессом образования этой породы являлось инконгруэнтное плавление карбонатсодержащего биотит-кварц-плагиоклазового субстрата в нижнекоровых условиях. Плавление сопровождалось кристаллизацией граната, клинопироксена, сфена, плагиоклаза и скаполита, которые в виде включений захватывали микропорции выплавляющихся кислых расплавов. Эти минералы образовались не из расплава, а в его присутствии. Высококальциевый скаполит (Ме_67-69) кристаллизовался вместо плагиоклаза при высоких содержаниях СО₂ (около 1 мас. %) и Cl (до 0.8 мас. %) в выплавках в присутствии богатого СО₂ флюида.

Включения расплава, содержащие рёнит Ca₂ (Mg,Fe²⁺)₄Fe³⁺Ti[Al₃Si₃O₂₀], были изучены в фенокристах оливина щелочных базальтов из шести вулканических регионов мира: Удоканское плато, Северо-Минусинская впадина, хр. Цаган-Хуртей (Россия), Бакони-Балатон, Ноград-Гомор (Венгрия) и Махтеш Рамон (Израиль). В этих породах рёнитсодержащие включения расплава обычно сосуществуют с включениями без него, причем включения с рёнитом часто приурочены к центральным зонам фенокристов оливина. Согласно термобарогеохимическим данным, захват самых ранних включений с рёнитом происходил при T > 1300°C и P > 3-5 кбар. Этот минерал кристаллизовался в очень узком температурном интервале (1180-1260°С) и P < 0.5 кбар. Петрографические и термометрические данные по рёнитсодержащим включениям указывают на следующую последовательность появления фаз: Al-шпинель → рёнит → клинопироксен → апатит → ± амфибол, Fe-Ti-оксиды (ильменит или Ti-магнетит) → стекло.
Большинство рёнитов, выявленных во включениях, характеризуются Mg/(Mg + Fe²⁺) > 0.5 и, соответственно, относятся к магнезиальной разновидности Ca₂Mg₄Fe³⁺Ti[Al₃Si₃O₂₀]. Обзор химических данных по рёниту из разных парагенезисов показывает, что нет существенной разницы между рёнитом из включений в оливине и минералом из базальтов (фенокрист, основная масса), из продуктов реакционного замещения, окаймляющих амфибол (керсутит) мегакристовой ассоциации, и из ксенолитов в щелочных базальтах. Микроструктурные особенности рёнита в целом объясняют редкость нахождения его в породах в качестве второстепенной или акцессорной фазы. Этот минерал является промежуточным членом полисоматической серии шпинель-пироксен, при изменяющихся условиях кристаллизации он становится нестабильным, и вместо него образуются либо шпинель, либо клинопироксен, либо их ассоциация. В целом присутствие и химический состав рёнита могут быть использованы для грубой оценки температуры, давления и фугитивности кислорода при кристаллизации щелочных базальтов.

Приведены новые, полученные с помощью ИК-спектроскопии, данные о содержании H₂O и CO₂ в стеклах 26 природно-закаленных и экспериментально частично гомогенизированных расплавных включений во вкрапленниках оливина Fo_85-91 из пород Ключевского вулкана. Измеренные содержания H₂O во включениях варьируют от 0.02 до 4 мас. %. Большие вариации содержания H₂O во включениях, не коррелирующие с составом оливина-хозяина и содержанием главных элементов в расплавах, объясняются потерей воды из включений путем диффузии через оливин-хозяин при извержении и последующем застывании пород. Максимальные потери H₂O установлены для включений из образцов лав, медленно остывавших после извержения, минимальные - для образцов быстро закаленных пирокластических пород. Содержания H₂O в родоначальных магмах Ключевского вулкана оцениваются как 3.5 мас. %, что подразумевает более низкие температуры образования первичных магм (на 40 °С ниже сухого солидуса перидотита), чем предполагалось ранее. Диапазон измеренных содержаний CO₂ в стеклах изученных включений составляет от < 0.01 до 0.13 мас. % и не зависит от типа изученных включений и их состава. Расчетные давления H₂O-CO₂ флюида, равновесного с расплавом, во включениях составляют менее 270 МПа. Эти давления существенно ниже оценки давления кристаллизации изученных оливинов (около 500 МПа), сделанной на основе измерения плотности (~ 0.8 г/см³) сингенетичных флюидных включений. Предполагается, что значительное снижение давления внутри расплавных включений после их захвата может объясняться потерей H₂O из включений и перераспределением CO₂ из расплава в дочернюю флюидную фазу. По сравнению с расплавными включениями сингенетичные флюидные включения несут независимую информацию о давлениях кристаллизации и исходных содержаниях CO₂ в магмах, которые составляли для Ключевского вулкана, по этим данным, не менее 500 МПа и 0.35 мас. % соответственно. Максимальные концентрации СО₂ в первичных магмах оценены как 0.8-0.9 мас. %. Кристаллизация исходных магм происходила в декомпрессионном режиме с глубин 30-40 км при постоянном понижении содержания CO₂, повышении (до 6-7 мас. %) и затем понижении (при давлении < 300 МПа) содержаний H₂O в расплавах, что способно объяснить весь спектр расплавных включений и пород Ключевского вулкана.

Исследованы расплавные включения во вкрапленниках кварца из риолитов верхнеюрского возраста в Восточном Забайкалье (Стрельцовская кальдера) и во вкрапленниках кварца, апатита и плагиоклаза из риолитов Северного Кавказа (Северная Осетия и Тырныаузский район). В Стрельцовской кальдере известно более 15 урановых месторождений и рудопроявлений. В Северной Осетии расположены Pb-Zn месторождения, в Тырныаузском районе находится крупнейшее Mo-W месторождение. Использованы методы гомогенизации включений и анализ стекол более 30 включений с помощью электронного и ионного микрозонда. Установлена прямая зависимость температур полной гомогенизации расплавных включений от температур начала плавления (размягчения) стекол этих включений, что может быть обусловлено различным содержанием летучих (в первую очередь воды). Опыты по выявлению времени, необходимого для гомогенизации и гетерогенизации расплавных включений, свидетельствуют о различной вязкости расплавов во включениях, гомогенизация которых происходит при разных температурах. Риолитовые расплавы Восточного Забайкалья и Северного Кавказа близки по содержаниям петрогенных элементов. В среднем они равны (мас. %) 75.0 и 74.6 SiO₂, 0.08 и 0.05 TiO₂, 11.0 и 12.3 Al₂O₃, 0.74 и 0.40 FeO, 0.04 и 0.05 MgO, 0.29 и 0.64 CaO, 4.09 и 3.79 Na₂O, 4.30 и 4.24 K₂O соответственно для первого и второго регионов. Однако эти расплавы заметно отличаются по содержаниям Cl (в среднем 0.20 и 0.08 мас. % соответственно), F (в среднем 1.07 и 0.09 мас. %) и некоторых элементов-примесей. В расплавах первого региона по сравнению со вторым значительно выше содержания Zr, Nb, La, Ce, Th, U, но ниже содержания Sr, Ba, Eu. Это говорит о более глубокой дифференциации расплавов Восточного Забайкалья. Высокие содержания Th и U в расплавах Стрельцовской кальдеры, полученные в этой работе, хорошо согласуются с опубликованными данными французских ученых по этой же кальдере.

Калгутинская рудно-магматическая система представляет собой сложный объект, включающий гранитный массив, гидротермальное молибден-вольфрамовое месторождение, пегматиты и грейзены, а также пояс даек редкометалльных (РМ) и ультраредкометалльных (УРМ) эльванов и онгонитов.
Исследования расплавных включений (РВ) в порфировых вкрапленниках кварца дайковых пород показали, что составы закаленных стекол и даек схожи по содержанию петрогенных компонентов, но отличаются пониженными концентрациями редких литофильных элементов (Li, Rb, Be, Cs) и фосфора. Эти данные свидетельствуют о том, что расплавные включения представляют магму на этапе, предшествовавшем внедрению даек. РВ в кварце УРМ пород по сравнению с РМ обеднены Si, Fe, Mg, РЗЭ, обогащены Cs, Rb, Nb, Ta, так же как и сами УРМ породы. Можно утверждать, что разделение расплавов на РМ и УРМ произошло до начала кристаллизации изученных вкрапленников кварца. Соответствие составов стекол РВ "альбитовому тренду" дифференциации свидетельствует в пользу того, что исходные составы расплавов были аналогичны онгонитам, а обогащение расплавов калием с последующей кристаллизацией из них эльванов происходило после формирования вкрапленников кварца.
Кристаллизация вкрапленников кварца протекала в гетерогенной среде, состоящей из силикатного расплава и водного флюида. Согласно проведенным оценкам, содержание воды в расплаве составляло 6-7 мас. %. Флюид представлял собой высокоплотную надкритическую жидкость с концентрацией 3-12 мас. % NaCl-экв. Обнаруженные вариации в газовом и солевом составе флюидных включений связываются с вероятным взаимным влиянием флюидов магматической и гидротермальной систем, что представляется возможным в связи с наличием многих признаков их совместного становления.
Кристаллизация кварца из расплавов, сформировавших РМ дайки, происходила при 630-650°С, кварц УРМ пород образовался при температурах на 20-30 °С ниже. Давление при кристаллизации вкрапленников кварца оценено в пределах 4.5-5.5 кбар. Дополнительные оценки, учитывающие минеральный состав и прочностные свойства кварца, дали величины 3-6.5 кбар.
Полученные в работе результаты позволили разработать схематичную петрогенетическую модель некоторых этапов кристаллизации дайковых пород в составе Калгутинской рудно-магматической системы. Расплавы, из которых образовались дайки Восточно-Калгутинского пояса, родственны расплавам, формировавшим массив гранитов главной фазы. Кварц представлен интрателлурическими вкрапленниками, кристаллизовавшимися на значительно больших глубинах, чем становление самих дайковых тел. В процессе дифференциации исходной магмы происходило накопление редких элементов и фосфора. Данные по исследованию составов флюидных и расплавных включений подтверждают возможный обмен веществом между магматической и гидротермальной системами, с чем связываются повышение содержания калия в расплавах и последующая кристаллизация эльванов, а также существенные вариации солевого и газового состава включений магматогенного флюида.

Породы массива онгонитов Ары-Булак (Восточное Забайкалье) имеют значительную дисперсию концентраций Rb (1499-4274 г/т) и Sr (10-2654 г/т). От порфировых онгонитов до афировых пород в эндоконтактовой зоне массива содержания Rb возрастают в 2-3 раза, а Sr - на два-три порядка. Полевые шпаты и железистые слюды являются основными носителями и концентраторами Rb. Накопление Rb в афировых породах обусловлено ростом массовой доли санидина в их общем минеральном балансе по сравнению с порфировыми онгонитами. В порфировых онгонитах Sr относительно равномерно распределен в минералах-вкрапленниках и основной массе. Продукты закаливания (стекла) и частичной раскристаллизации фторидно-кальциевого расплава, а также прозопит концентрируют значительное количество Sr. Присутствие этих фаз в порфировых и афировых породах приводит к аномально высокому содержанию в них Sr. Диапазон концентрации Rb (634 г/т - 3.17 мас. %) в силикатных стеклах расплавных включений намного превышает таковой для пород массива (1435-4309 г/т), особенно по максимальным значениям. Большинство силикатных стекол расплавных включений имеют концентрацию Sr намного ниже (< 1-2 г/т), чем породы. Максимальное количество Sr (376-422 г/т) определено в силикатном стекле расплавного включения с обособлениями несмесимых фторидных стекол.
Данные Rb-Sr изотопного датирования подтвердили раннемеловой (141.6 ± 0.5 млн лет) возраст всех разновидностей пород массива при величине начального изотопного отношения (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)₀ = 0.70817 ± 25, промежуточной между мантийными и типично коровыми значениями. Обнаружена близкая к линейной зависимость между величинами 1/Sr и ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, которая обычно трактуется как ложная изохрона и объясняется моделями смешения компонентов с разным отношением ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr. Расчеты массового баланса содержаний изотопов Sr в породах массива показали, что такая линейная зависимость объясняется особенностями распределения Sr и Rb в онгонитовой магме, имеющей единое начальное изотопное отношение Sr.
Единственным механизмом, определившим характер распределения Rb и Sr в онгонитовой магме и, соответственно, оказавшим влияние на дальнейшую эволюцию Rb-Sr изотопной системы в породах массива Ары-Булак, является фторидно-силикатная жидкостная несмесимость. Явления фторидно-силикатной жидкостной несмесимости (ликвации) в онгонитовой магме могли привести к появлению весьма необычных пород, аномально обогащенных Ca, F и Sr, даже при относительно небольших содержаниях этих элементов в исходном гомогенном силикатном расплаве. Относительно низкое начальное изотопное отношение (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)₀ ~ 0.708 в породах массива не противоречит предположению об интенсивном разогреве обогащенного фтором корового субстрата и образованию очага редкометалльного гранитоидного расплава (из которого в дальнейшем формировался остаточный онгонитовый расплав) в результате теплового воздействия глубинной базальтоидной магмы.

Исследования флюидных включений в минералах из образцов сульфидных руд, отобранных на гидротермальных полях Ашадзе и Логачев во время рейса Серпентин на научно-исследовательском судне "Pourquoi Pas?" (2007 г.) дали возможность выяснить физико-химические условия рудообразующих систем "черных курильщиков", ассоциирующих с мантийными гипербазитами в Центральной Атлантике. Установлено, что изученные гидротермальные системы "черных курильщиков" отличаются друг от друга температурами минералообразования и соленостью флюидов. Выявлены также отличия от гидротермальных процессов, происходящих среди базальтовых комплексов, как в низкоспрединговых (Срединно-Атлантический хребет), так и в высокоспрединговых (Восточно-Тихоокеанское поднятие) срединно-океанических хребтах. Для гидротермальных полей Ашадзе и Логачев было выяснено, что температуры и соленость растворов во включениях в минералах изменяются шире, чем эти же характеристики, измеренные непосредственно для флюидов, изливающихся из жерл тех же построек на дно океана. Изучение флюидных включений показало, что сульфидные постройки Ашадзе и Логачева образовывались в результате действия как высокотемпературных (до 355°С), так и низкотемпературных (минимум 170°С) растворов. Соленость флюида во включениях (преобладают значения до 8 мас. %) более чем в два раза выше солености морской воды. В целом полученные данные позволили обосновать явление фазовой сепарации флюида в самой глубоководной субмаринной гидротермальной системе Ашадзе и значительно расширили наши представления о химизме и температуре флюидов, образующих сульфидные залежи на полях Ашадзе и Логачев в Центральной Атлантике.

Палеопротерозойский прослой Мерфи расположен в южной части бассейна МакАртур в Северной Австралии. Он включает более 50 рудопроявлений урана, меди, олова и цветных металлов. Изучение флюидных включений проводилось в образцах из кварцевых прожилков урановых и медных месторождений, а также из вмещающих пород фундамента, для определения состава флюидов и исследования способа переноса урана и меди в этих флюидах. Обнаружено четыре типа флюидных включений: тип А - существенно газовые включения (≥ 30 об. % газовой фазы) , тип В - двухфазовые водные включения с ≤ 20 об. % газовой фазы, тип С - многофазовые включения с одной или несколькими твердыми фазами и тип D - водные включения.
По крайней мере, три различных типа флюидов были определены в пределах прослоя Мерфи. Это рассолы, богатые CaCl₂ ± LiCl или NaCl, а также флюид с низкой соленостью. Эти флюиды могут быть также разделены на две группы по температуре гомогенизации - на высокотемпературные (обычно гомогенизирующиеся выше 210 °C) и низкотемпературные (гомогенизация, как правило, ниже 240 °C). В зависимости от местоположения, высокотемпературные флюиды могут быть обогащены СО₂, N₂ или CH₄. В газовых включениях на урановых месторождениях преобладает CO₂, свидетельствуя о том, что они являются относительно окисленными, в то время как на медных месторождениях присутствуют как СО₂, так и СН₄, указывая на их более восстановительные условия. Мода по гомогенизации для низкотемпературных флюидных включений ( В -тип) составляет 190 °С на урановых месторождениях и 120 °C - на медных месторождениях. Аналогичные характеристики имеют включения типа С, мода по гомогенизации для них составляет 235 °C на урановых месторождениях и 170°С - на медных месторождениях.
Вариации по составу включений позволяют предположить, что было, по крайней мере, две стадии смешения флюидов. Во-первых, было смешение между рассолами, богатыми CaCl2 ± LiCl, и NaCl-рассолами с образованием флюида промежуточного состава. Этот флюид затем смешивался с флюидом низкой солености. Геохимическое моделирование показало, что уран и медь могли транспортироваться при высоких ? _{O 2} одним и тем же флюидом с концентрацией хлоридов от умеренных до высоких. В предложенной модели формирования минерализации, уран и медь выщелачивались из вулканитов или осадочных пород бассейна МакАртур и совместно переносились в окисленных, Na-Ca-Li соленых флюидах, которые подверглись смешению в пределах бассейна. Уран осаждался, когда флюид приобретал восстановительные характеристики либо за счет реакции с богатыми железом мафическими вулканитами, карбонатными породами, либо при смешении с CH₄-обогащенным флюидом низкой солености из пород фундамента. Медь оставалась во флюиде до тех пор, пока не происходило очередное изменение солености, ? _{O 2} или рН, скорее всего, в результате смешения с метеорными флюидами более низкой солености. Флюид, возможно, продолжал охлаждаться до близповерхностных температур, о чем свидетельствует присутствие в некоторых жилах включений, содержащих только водную фазу.

Золотоносный сланцевый пояс Рамагири-Пенакачерла входит в состав гранитно-зеленокаменного террейна восточной части кратона Дарвар. Он находится в окружении гнейсового фундамента и имеет тесную пространственную связь с более молодыми гранитными телами. Были изучены ассоциации флюидных включений в кварце из кварцевых жил, секущих кристаллосланцы и граниты, и из гранитов. Эти включения обнаруживают неоднородность характеристик флюидов, имеющих различный состав: водно-углекислотный с небольшим содержанием метана, углекислотный, богатый метаном, а также водный с низкой и высокой соленостью. Вряд ли во всех случаях сосуществующие водные и углекислотные включения являются результатом фазового разделения материнского водно-углекислотного флюида. Такое предположение подтверждается еще и тем фактом, что содержание метана в чистом углекислотном флюиде выше, чем в CO₂ составляющей водно-углекислотных включений. Этот факт свидетельствует о наличии отдельного источника для углекислотного флюида во время образования золотокварцевых (±сульфид) жил. Маловероятно, что появление высокосоленой составляющей флюида в сланцевом поясе было связано только с метаморфизмом вмещающих вулканитов. Этот флюид с высокой соленостью по составу более сопоставим с флюидом из расположенных рядом гранитов. Таким образом, неоднородность флюидных характеристик для золотоносного сланцевого пояса Рамагири-Пенакачерла, скорее всего, свидетельствует о поступлении флюидов из нескольких источников, в том числе и из гранитоидов, а не только из метаморфитов.

В Майском рудном узле на Центральной Чукотке выявлены в терригенных флишевых толщах фундамента Охотско-Чукотского вулканогенного пояса золото-серебряные эпитермальные месторождения Промежуточное, Сильное, а также рудные тела восточного участка месторождения Сопка Рудная. Изучены флюидные включения в кварце золоторудных жил месторождения Промежуточное. Аналогичные месторождения и проявления установлены в терригенно-осадочном обрамлении ряда интрузивно-купольных структур зон тектономагматической активизации в Верхояно-Колымском складчатом поясе. В терригенных толщах близкого состава залегают золото-серебряные месторождения Высоковольтное и Косманычи в Центральных Кызылкумах, Балей и Тасеевка в Забайкалье. Богатейшее месторождение Хисикари (250 т золота, со средним содержанием 60 г/т) в Японии также залегает в терригенных толщах основания под покровом вулканитов. Однако, за исключением месторождений Хисикари, Балея и Тасеевки, все остальные относятся к незначительным по масштабу объектам. Возможные причины этого обсуждаются в настоящей статье по результатам изучения геологического строения, вещественного состава и условий рудообразования месторождения Промежуточное. Установлены основные физико-химические параметры формирования руд месторождения: температура 247-194 °С, давление 270-30 бар, концентрация солей 4.3-2.9 мас. % экв. NaCl. Изучен состав рудообразующих флюидов комплексом методов, включающим газовую хроматографию, ионную хроматографию и ICP MS.