Главная – Журналы – Поиск по журналам

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.

На золоторудном месторождении Герфед методами термобарометрии, газовой хроматографии, КР-спектроскопии и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) изучены флюидные включения в образцах кварца трех типов: кварцитов, оперяющих жил с низкими содержаниями золота (менее 1-2 г/т) и оперяющих жил с высоким содержанием золота (более 2.8-10 г/т). Установлено, что формирование трех типов кварца происходило из различающихся по составу и термобарогеохимическим параметрам флюидов. Кварциты образованы гомогенными существенно водно-хлоридными, низкосолеными (менее 7.0 мас. % NaCl-экв.) флюидами в интервале температур от 120 до 230°С и давлений от 0.1 до 0.5 кбар. Газовая фаза этих флюидов представлена смесью Н₂О, СО₂, СН₄ и N₂ с соотношением СО₂/(СО₂ + Н₂О) = 0.04-0.15 и СО₂/СН₄ = 2.2-3.8. Оперяющие кварцевые жилы с низким содержанием золота сформированы гомогенными и гетерогенными флюидами при 150-300°С и 0.5-2.0 кбар. Соленость флюидов возрастала до 10 мас. %. Газовая составляющая флюидов представлена Н₂О, СО₂, N₂ и СН₄. Отношение СО₂/(СО₂ + Н₂О) в этом флюиде менялось от 0.09 до 0.17, а СО₂/СН₄ от 2.2 до 2.3. Оперяющие кварцевые жилы с высоким содержанием золота формировались гетерогенными углекислотно-водными более солеными флюидами (от 6.0 до 23.3 мас. % NaCl-экв.) при более высоких температурах (150-400°С) и давлениях (1.1-2.5 кбар). Отношение СО₂/(СО₂ + Н₂О) в этом флюиде колебалось в интервале от 0.18 до 0.27, а СО₂/СН₄ от 4.1 до 20.8. Во всех трех типах кварца выявлены отрицательные аномалии европия и отчетливое преобладание легких РЗЭ над тяжелыми. Разновекторная тенденция между суммой редкоземельных элементов и Eu/Sm в кварцитах и оперяющих кварцевых жилах указывает на разные источники флюидов при их образовании. Флюиды золотоносных кварцевых жил обогащены K, Li и Rb, а флюиды оперяющих жил с низким содержанием золота - Sr и Na. Кварциты обеднены Rb и Sr при близких содержаниях Na и K. Участки с высоким и бонанцевым содержанием золота в штокверках оперяющих жил формировались при наложении соленых, высокотемпературных водно-углекислотных флюидов на слабозолотоносные кварциты и оперяющие жилы.

Первичные флюидные включения в месторождениях метасоматического магнезита, залегающих в палеозойском фундаменте Западных Карпат, представлены водно-солевыми растворами низкой до умеренной солености с локально повышенными концентрациями CO₂ (до 34 моль. %). Реже встречаются включения рассолов с концентрацией растворенных солей до 42 мас. %. Рассчитанные по K/Na отношениям водных вытяжек флюидных включений температуры образования минерала составляют 180-310°C для блока Гемерик и 230-300°C для тектонического блока Вепорик.
Изотопы углерода в метасоматическом магнезите и доломите показывают больший разброс значений по сравнению с изотопами кислорода. В некоторых месторождениях в различных генерациях метасоматических карбонатов Mg значения δ¹⁸ O почти постоянны, тогда как значения δ¹³ C в них варьируют в интервале нескольких промиллей. Ковариантность изотопов C и O отражает низкие концентрации CO₂ (менее нескольких моль. %) в водном флюиде, отлагающем карбонаты Mg в открытой гидротермальной системе, и высокие отношения флюид/порода ( w/r > 5). Рассчитанные значения δ¹⁸ O_fluid в интервале 2-10 ‰ (V-SMOW) свидетельствуют об изотопном обмене, происходившем при повышенных температурах между отлагающим карбонат флюидом и коровыми силикатными породами и/или морскими карбонатами. Укладывающиеся в интервал -5...+3 ‰ рассчитанные значения δ¹³ C_fluid, по-видимому, отражают растворение метасоматизируемого карбоната, а также выделение более легкого изотопа углерода в ходе дегазации CO₂.
Флюиды, отлагавшие карбонат Mg, обычно содержат повышенные концентрации Br и напоминают фракционированные остаточные рассолы, образующиеся при испарении морской воды. Однако степень обогащения Br значительно превышает буферную емкость испаряющейся морской воды и даже выше, чем в пространственно ассоциированных месторождениях сидеритовых жил и месторождениях типа замещения. Наряду с испарением морской воды, вероятно, важную роль играло совмещенное выщелачивание органического вещества из морских осадков. Однако этот механизм оказывает слабое влияние в открытых гидротермальных системах. Поэтому механизм дополнительного обогащения Br флюидов, отлагавших магнезит, остается неизвестным.
Наблюдаемые концентрации стабильных изотопов возникли в результате действия альпийских гидротермальных процессов, о которых можно судить по крупнозернистому доломиту с минеральной ассоциацией альпийского типа (рутил, апатит, циркон, мусковит-фенгит), которые наблюдаются также в пространственно связанных между собой месторождениях сидеритовых жил и месторождениях типа замещения. Еще одним свидетельством альпийского происхождения являются часто наблюдаемые первичные, богатые CO₂ водные включения диаметром до 50 мкм, которые не смогли бы сохраниться при раннемеловой альпийской метаморфической складчатости, а также различная ковариация стабильных изотопов в месторождениях сидерита, в которых значительно большие флуктуации изотопов кислорода сопровождаются менее широким фракционированием изотопов углерода. Это указывает на действие различных механизмов отложения, т.е. удаление CO₂ в открытой системе в ходе Mg-метасоматоза и отложение сидерита без потери летучих в закрытой системе, инициированное повышением температуры.
Ассоциирующие месторождения магнезита и сидерита могут быть родственными, так как в рудообразующем флюиде присутствуют компоненты испарявшейся морской воды, но не могут быть одновозрастными вследствие различий в составе первичных флюидных включений, разных гидрологических режимов (открытая и закрытая гидротермальные системы) и различных механизмов отложения. Данные изучения флюидных включений и стабильных изотопов не опровергают существующие генетические модели и связывают Mg-метасоматоз с инфильтрацией крепких рассолов по разломам в течение пермотриасового рифтогенеза, однако следы действия этого процесса были полностью уничтожены в ходе позднеальпийской (меловой) гидротермальной деятельности, проявленной в зонах дробления, которые возникли в результате среднепозднемелового растяжения-удлинения орогенного клина. Пермотриасовое рифтогенное происхождение магнезита должно разрешить проблему полной потери первоначального изотопного состава метасоматических карбонатов Mg в период наложенной альпийской гидротермальной активности в отличие от отсутствия или незначительных следов метаморфических/гидротермальных процессов, проявленных на пространственно ассоциирующих месторождениях жильных карбонатов Fe и месторождениях типа замещения.