Conditions of formation of the Pavlik gold-sulfide-quartz deposit (North-East of Russia), according to the fluid inclusions study

全文:

ВВЕДЕНИЕ

Месторождение Павлик расположено в 20 км южнее суперкрупного Наталкинского месторождения и входит наряду с ним и месторождениями Омчак и Золотая Речка в Омчакский рудно-россыпной узел Тенькинской золотоносной зоны Центрально-Колымского рудного района. Кроме Павлика в пределах Тенькинской зоны известны еще несколько месторождений: Дегдекан и Токичан (Дегдеканский рудно-россыпной узел), а также Игуменовское и Родионовское (Пионерский рудно-россыпной узел).

Месторождение Павлик принадлежит Тенькинскому району Магаданской области (фиг. 1б). Расстояние до областного центра и порта г. Магадан по автотрассе и грунтовой дороге – 390 км. Месторождение Павлик открыто в 1942 г. в результате поисковых работ Омчакской золоторудной партией под руководством Е.П. Машко. Поисково-оценочные и разведочные работы продолжались в 1944—1954 гг. На протяжении долгих лет месторождение находилось в Госрезерве с забалансовыми запасами.

Геологоразведочными работами 2007—2008 гг. (ИК “Арлан”) запасы месторождения были увеличены до 100 т, со средними содержаниями 2.7—2.96 г/т золота. В настоящее время месторождение Павлик разрабатывается одноименным АО, которое оценивает его активные запасы в 158 т. По итогам 2022 г. производство золота АО “Павлик” составило 7.22 т (https://www.pavlik-gold.ru).

Геологическому строению и вещественному составу руд месторождения в последние годы были посвящены несколько публикаций (Савчук и др., 2018; Аристов и др., 2021). В настоящей статье приведены новые данные по РТ-параметрам и составу рудообразующих флюидов месторождения Павлик, обсуждаются результаты сравнительного анализа с другими аналогичными месторождениями. Изучение рудообразующих флюидов с целью установления их природы на протяжении многих десятков лет является одной из центральных проблем в теории эндогенного рудообразования (Бортников, 2006 и др.).

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Район месторождения находится в юго-восточной части Яно-Колымского орогенного складчатого пояса, где приурочен к юго-западному крылу крупного складчатого сооружения – Аян-Юряхского антиклинория. Длина антиклинория около 500 км, ширина – от 50 до 80 км, простирание северо-западное.

Месторождение Павлик расположено в пределах главного структурного элемента антиклинория – Тенькинской антиклинали, участок которой в междуречье р. Кулы и р. Нелькобы выделяется под названием Тенькинского рудного района и включает два рудных узла – Омчакский и Пионерский.

Месторождение приурочено к антиклинальной складке второго порядка, осложненной разрывами северо-западного и северо-восточного простирания (фиг. 1а). Вмещающие пермские терригенные и вулканогенно-терригенные породы представлены флишоидным переслаиванием аргиллитов и песчаников с прослоями вулканомиктовых гравелитов (диамиктитов).

Площадь рудного поля (фиг. 1), за исключением нескольких маломощных (до 1 м) даек среднего состава, амагматична. На СВ периферии рудного поля известен шток Ванин, площадь выходов которого составляет около 1 км². Шток представляет собой сложно построенное тело юрско-раннемеловых диоритов нера-бохапчинского комплекса, прорванное эксплозивными брекчиями с обломками этих же диоритов и золотоносного кварца, сцементированных позднемеловыми риолитами (Сидоров и др., 2010).

 

Фиг. 1. Геологическая карта золоторудного месторождения Павлик (а), составленная на основе (Троицкий, 2011ф¹) и его административное положение (б). 1 – аллювиальные отложения; 2—4 – подсвиты омчакской свиты (переслаивающиеся аргиллиты, алевролиты, реже песчаники): 2 – третья подсвита, 3 – вторая подсвита, 4 – первая подсвита; 5 – атканская свита (неслоистые и неяснослоистые, гравийные, галечные, реже валунные диамиктиты); 6, 7 – эруптивные брекчии штока Ванин: 6 – риолитовые, дацитовые; 7 – андезитовые; 8 – элементы залегания пород; 9 – тектонические контакты; 10 – рудные зоны, контролируемые взбросо-сдвигами и взбросо-надвигами; 11 – Тенькинский глубинный разлом.

 

Большая часть площади месторождения сложена отложениями Омчакской свиты (фиг. 1а) общей мощности 1400 м и представленной преимущественно алевролитами, сланцами, песчаниками. В ядре антиклинали обнажены породы атканской свиты (фиг. 1а) мощностью от 250 до 800 м, среди которых преобладают микститы и туфогенные сланцы с гравийно-галечными прослоями.

Павликовская антиклиналь – складка с осью северо-западного простирания, полого погружается на юго-восток и северо-запад. На крыльях антиклинали развиты мелкие формы складчатости. В целом складка несимметричная, юго-западное крыло более крутое – 60^օ–70^օ, а северо-восточное более пологое – 40^օ–50^օ. Юго-западное крыло и ядро складки осложнены продольными разрывами, к которым приурочены рудные зоны (фиг. 1а).

Таким образом, максимально продуктивна центральная часть месторождения длиной 2.5 км и шириной от 250 до 800—1000 м. К двум наиболее крупным разрывным нарушениям приурочены рудные зоны 1 и 9, содержащие основные запасы месторождения (фиг. 1а). Границы рудных тел выделяются исключительно по данным опробования.

Основные формы жильных гидротермальных образований в рудных зонах представлены системами прожилков, линзами, брекчиями или короткими жилами (фиг. 2). Мощность прожилков составляет от долей мм до 1 см (фиг. 2б, в), а мощность линз или коротких жил – до 0.5 м (фиг. 2а) и редко до 1.0 м, как правило, они имеют согласное с зоной залегание. Состав жильных образований – преимущественно кварцевый или кварц-кальцитовый. Из рудных минералов макроскопически, кроме золота, фиксируются арсенопирит и пирит, суммарное количество которых составляет не более 0.5—1.0% (до 5%). Кварц-кальцитовые прожилки составляют 5—10% от общего объема руды (фиг. 2б, в). Содержание органического углерода изменяется от 0.3 до 0.7%.

 

Фиг. 2. Типичные руды месторождения Павлик. а – ранняя жила кварца с реликтами углистого вещества (1) пересечена прожилком молочно-белого кварца с альбитом (2). Прожилок с серым кварцем и вкрапленностью арсенопирита (3) сечет со смещением (левый сдвиг или взброс) ранние прожилки и, в свою очередь, пересечен прожилком полупрозрачного “халцедоновидного” кварца с пустотками, выполненными гребенчатым кварцем (5). б – взаимоотношения между кварц-алевролитовыми брекчиями (4), продуктивным серым кварцем с арсенопиритом (3); в – прожилки продуктивного серого кварца с арсенопиритом (3 и 4) пересечены поздними прожилками и просечками кальцита (6), г – поздний кварц (шток Ванин), ксенолит в эруптивных риолитовых брекчиях.

 

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Для визуальных, термометрических и криометрических исследований флюидных включений из образцов изготавливались двусторонние прозрачно-полированные пластинки толщиной 0.3 мм. Микротермометрические исследования флюидных включений проводились с использованием измерительного комплекса, созданного на основе микротермокамеры THMSG-600 фирмы Linkam (Англия), микроскопа Olimpus, снабженного набором длиннофокусных объективов, видеокамеры и управляющего компьютера.

Солевой состав основных компонентов растворов определялся по температурам эвтектик (Борисенко, 1977). Соленость флюида в растворах двухфазовых включений оценивалась по температурам плавления льда в системе NaCl–H₂O (Bodnar, Vityk, 1994). Соленость флюидов в углекислотно-водных включениях оценивалась по температуре плавления газогидратов (Collins, 1979). Концентрации углекислоты и метана в растворе включений оценивались расчетным путем на основании объемных фазовых соотношений, вычислением соотношений масс отдельных компонентов флюида (Прокофьев, Наумов, 1987). Давление определялось в тех случаях, когда в минералах присутствовали группы сингенетичных углекислотно-водных и существенно газовых включений по пересечению изохоры и изотермы (Калюжный, 1982). При наиболее высоких температурах гомогенизировались флюидные включения, захватившие гетерогенизировавшиеся флюиды, находившиеся на линии двухфазового равновесия и не требующие введения поправок на давление (Реддер, 1987). Для интерпретации данных исследования газовых смесей состава CO₂-CH₄-N₂ использовались публикации (Kerkhof, 1988; Thiery et al., 1994). Расчеты концентраций солей, плотностей и давлений флюида проводились с использованием программы FLINCOR (Brown, 1989). Уравнения для расчетов взяты из работы (Brown, Lamb, 1989).

Анализы водных и газовых вытяжек из включений различными методами были выполнены из навески 0.5 г фракции 0.5—0.25 мм в ЦНИГРИ, согласно методике, опубликованной в работе (Кряжев и др., 2006). Принципиальная схема валового анализа химического состава флюидных включений включала очистку пробы, вскрытие флюидных включений и определение состава выделившихся компонентов разными методами. Очистка проб осуществлялась сначала раствором HNO₃ (1 : 1), затем электролитически в потоке воды с использованием ультразвуковой ванны, что позволяло практически полностью удалить поверхностное загрязнение образцов за 3 ч. Высушенная проба помещалась в стеклянный одноразовый реактор, который вакуумировался при 110^оС, и заполнялась гелием. Вскрытие флюидных включений проводилось механическим или термическим способом в зависимости от решаемой задачи. При термическом вскрытии пробу нагревали до 400^оС. Механическое вскрытие осуществляли при помощи корундовых шариков и вибратора при 120^оС для подавления сорбции газов и количественного анализа Н₂О. Выделившиеся газы поступали в газовый хроматограф ЦВЕТ-100, снабженный делителем потока для одновременного определения H₂O, CO₂, CH₄ и других газов. Реактор с раздробленной пробой заливался деионизированной водой (7 мл) и на 15 мин помещался в ультразвуковую ванну. Раствор вытяжки отделялся путем центрифугирования и анализировался методом ионной хроматографии на жидкостном хроматографе ЦВЕТ-3006 для определения Cl, F, SO₄, HCO₃^–, чувствительность 0.01 мг/л, (аналитик – Ю.В. Васюта) и методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP MS, масс-спектрометр Elan6100 для анализа остальных компонентов, аналитик – Н.Г. Пучкова).

Таким образом, при проведении анализа газы, соли и растворитель (вода) извлекались из флюидных включений одновременно, что позволило вполне обоснованно проводить расчеты концентраций в растворах. Минимизация количества операций снижала вероятность загрязнения пробы посторонними примесями в процессе анализа. Стандартизация процесса обеспечивала максимальную компенсацию ошибок и повышала достоверность выявленных отличий состава флюидных включений в серии изучаемых образцов. Из полученных результатов вычитались данные “холостых” вытяжек. Остающийся полезный сигнал с большой долей вероятности связан с содержимым флюидных включений. Поэтому можно считать, что результаты валовых анализов отражают суммарные концентрации элементов в растворах включений.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ФЛЮИДНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ

В рудах месторождения Павлик выделено несколько (фиг. 2) разновременных разновидностей кварца (Аристов и др., 2021). В последующем тексте исследование касается двух временных разновидностей раннего и позднего кварца, в которых были установлены флюидные включения, пригодные для исследования. В первой группе представлены образцы кварца из рудных жил и прожилков, а во второй группе – поздний кварц, отобранный из эруптивных брекчий штока Ванин (табл. 1).

 

Таблица 1. Результаты термо- и криометрических исследований индивидуальных флюидных включений в кварце рудных жил месторождения Павлик

№ пробы

Тип вклю-чений*

n

Т гом., օC

Т эвт.,օC

Т пл. льда, օC

Т пл. СО2, օC

Т гом. СО2, օC

Т пл. газгидр.օC

С солей, мас.%-экв. NaCl

С СО2/ССН4 моль/ кг р-ра**

d, г/см3

Р, бар

Ранний кварц (прожилково-вкрапленные руды)

ПЛК 175

1 П

6

306—340

–33

–3.5

–58.8

24.8 Ж

9.3

1.4

5.0/0.7

0.95

1390—2370

15.6—

2 П

21

–

–

–

–58.1… –60.1

4.5… 21.8 Ж

–

–

–

0.75—0.90

21.6

785- Г1

3 П

10

197—228

–21… –23

–1.8… –1.9

–

–

–

3.0—3.1

–

0.86—0.89

600—610

26.6—50.0

2 П

5

–

–

–

–58.1

26.9 Ж

–

–

–

0.63

Поздний кварц (шток Ванин, ксенолит в риолитах)

ПЛК 187

3, 2а П

24

332—376

–30… –35

–2.3… –2.9

–

–

–

3.8—4.7

–

0.57—0.70

130—210

1.0

3 П-В

11

269—294

–30… –32

–1.9… –2.2

–

–

–

3.1—3.6

–

0.76—0.79

–

–

3 В

18

125—173

–27… –32

–0.8… –3.1

–

–

–

1.3—4.7

–

0.93—0.95

–

–

Примечание. * Типы флюидных включений: 1 – углекислотно-водно-солевые; 2 – газовые, 3 – водно-солевые растворы. Генетический тип включений. П – первичные, П-В – первично-вторичные, В – вторичные. Ж – гомогенизация углекислоты в жидкость. n – количество включений. d – плотность флюида. ** Метод оценки концентраций вкратце охарактеризован в разделе “Методика исследований” и подробно опубликован в работе (Прокофьев, Наумов, 1987).

 

В кварце из рудных жил и прожилков были обнаружены многочисленные флюидные включения размером 25—2 мкм, имеющие форму отрицательных кристаллов или неправильную. Среди них по известным критериям (Реддер, 1987) выделены первичные и вторичные. Включения, равномерно распределенные по объему кварца, отнесены к первичным. Включения, приуроченные к секущим трещинам, являются вторичными.

По фазовому составу (при комнатной температуре) выделены три типа флюидных включений (фиг. 3). Тип 1 – двух- или трехфазовые углекислотно-водные, с жидкой углекислотой в газовом пузырьке; тип 2 – преимущественно газовые, с жидкой СО₂ (тип 2а – газовые, с малоплотным водяным паром); тип 3 – двухфазовые, содержащие водный раствор и газовый пузырек. Газовые включения часто сингенетичны углекислотно-водным включениям типа 1, либо двухфазовым включениям типа 3 (приурочены к одним и тем же зонам роста или трещинам), свидетельствуя о гетерогенном состоянии рудообразующего флюида. Это значит, что температура гомогенизации флюидных включений типа 1 и 3, захваченных в ассоциации с газовыми включениями типа 2 и 2а, соответствует температурам их консервации и не требует введения поправок на давление (Реддер, 1987). Результаты термо- и криометрических исследований около 100 индивидуальных первичных и вторичных флюидных включений в кварце приведены в табл. 1 и на фиг. 4.

 

Фиг. 3. Разные типы флюидных включений в кварце рудных жил месторождения Павлик. а – углекислотно-водное включение типа 1; б – газовое включение с малоплотным водяным паром типа 2а; в, г – газовые включения типа 2 с плотной углекислотой (в +20^оC, г –5^оC); д, е – двухфазовые включения водно-солевых растворов (д – первичное, е – вторичное).

 

Температуры гомогенизации включений типа 1 в раннем кварце составляют 306—340 °C, соленость флюида – 1.4 мас. %-экв. NaCl, концентрация углекислоты – 5.0 моль/кг р-ра. Температура эвтектики (–33^оC) указывает на преобладание в растворе хлоридов Na, Mg и Fe. Температура плавления углекислоты в газовой фазе включений типа 1 составляет –58.8^оC. Плотность флюида 0.95 г/см³.

Присутствие углекислоты во включениях подтверждено экспериментально, основываясь на ее физических свойствах: критической температуре +31.05^оC и температуре “тройной точки” –56.6^оC (Реддер, 1987). При сильном переохлаждении (около –100^оC) углекислота замерзала с образованием множества очень мелких кристалликов, так что включение темнело. Эти кристаллики в дальнейшем превращались в один кристалл, который и плавился при нагревании вблизи температуры –56.6 °C.

Углекислота в газовых включениях типа 2 в раннем кварце, сингенетичных углекислотно-водным включениям типа 1, гомогенизировалась при температурах от +4.5 до +21.8^оC в жидкую фазу. Температура ее плавления изменяется от –58.1 до –60.1^оC, что отличается от температуры плавления чистой СО₂ (–56.6^оC) и свидетельствует о небольшой примеси низкокипящих газов (CH₄ или N₂). Плотность углекислоты 0.75—0.90 г/см³.

Давление флюида, оцененное для ассоциаций флюидных включений типов 1 и 2 в раннем кварце, захваченных в периоды гетерогенного состояния флюида, изменяется от 1390 до 2370 бар при изменении температур от 306 до 340^оС.

Первичные двухфазовые включения типа 3 в кварце из ксенолита жилы в штоке Ванин (проба ПЛК 187) гомогенизируются в жидкость при температурах 332—376 °C и содержат водный раствор с соленостью 3.8—4.7 мас. %-экв. NaCl. В растворе этих включений также преобладали хлориды Na (температуры эвтектики от –30 до –35^оC). Плотность флюида 0.57—0.70 г/см³.

Вероятно, эти включения сингенетичны газовым включениям типа 2а, в которых не наблюдается конденсации СО₂ при глубоком (–150^оC) охлаждении. Наличие таких включений свидетельствует о том, что гидротермальный раствор при этих температурах сосуществовал с водяным паром малой плотности. Давление водяного пара при температурах 332—376 °C составляло 130—210 бар.

Первично-вторичные двухфазовые включения типа 3 в кварце ксенолита гомогенизируются в жидкость при температурах 269—294^оC и содержат водный раствор с соленостью 3.1—3.6 мас. %-экв. NaCl. В растворе этих включений также преобладали хлориды Na (температуры эвтектики от –30 до –32^оC). Плотность флюида 0.76—0.79 г/см³.

Вторичные двухфазовые включения типа 3 в кварце ксенолита гомогенизируются в жидкость при температурах 125—173^оC и содержат водный раствор с соленостью 1.3—4.7 мас. %-экв. NaCl. В растворе этих включений также преобладали хлориды Na (температуры эвтектики от –27 до –32 °C). Плотность флюида 0.93—0.95 г/см³.

Состав флюидов. Исследование состава флюидов валовым анализом включений в монофракциях кварца продуктивных жил (табл. 2, фиг. 5) показало, что среди анионов присутствовали (г/ кг воды) гидрокарбонат-ион (0.31—1.12) и хлор (2.8—5.3), а среди катионов – натрий (1.1—2.5), калий (0.09—0.71), кальций (0.07—0.26) и магний (0.03—0.04), что согласуется с данными по температурам эвтектики.

 

Таблица 2. Химический состав минералообразующих флюидов месторождения Павлик

Элемент	PAV-10	PAV-08	517/В-84
Макрокомпоненты, г/кг воды
CO2	15.1	14.8	86.3
CH4	0.90	0.94	0.94
Cl–	4.2	2.8	5.3
HCO3–	0.31	1.12	–
Na	2.5	1.8	1.1
K	0.31	0.09	0.71
Ca	0.07	0.26	–
Mg	0.04	0.03	–
Микрокомпоненты, 10—3 г/кг воды
Br	–	108.9	–
As	29.3	7.6	1647.5
Li	4.2	5.3	1.9
B	232.9	111.5	497.1
Rb	0.67	0.34	1.11
Cs	0.05	0.24	0.05
Sr	7.60	11.53	0.12
Mo	0.05	0.23	0.13
Ag	0.28	–	–
Sb	0.57	0.42	1.35
Zn	10.41	38.52	–
Cd	0.05	0.18	0.22
Pb	0.01	0.11	0.12
Bi	–	–	0.02
Th	–	0.01	0.01
Ga	–	0.20	–
Ge	0.42	–	0.28
Mn	1.74	7.16	–
Fe	–	–	3.50
Co	–	0.04	–
Ni	0.34	1.32	0.81
V	0.28	–	0.52
Cr	0.35	–	1.99
Y	0.01	0.03	0.02
Zr	0.14	–	0.24
Sn	0.08	–	–
Ba	1.14	4.09	–
W	3.18	2.06	0.98
Hg	–	0.15	–
Tl	–	0.10	–
REE	0.01	0.04	0.02
Na/K	8.3	21.1	1.6
CO2 /CH4	16.8	15.8	91.5
K/Rb	454	254	641

 

Фиг. 5. Состав минералообразующих флюидов месторождения Павлик. 1—3 – пробы (см. табл. 2): 1 – PAV-10, 2 – PAV-08. 3—517/В-84.

 

Во флюиде также обнаружены (г/кг воды) углекислота (14.8—86.3), метан (0.90—0.94) и ряд микрокомпонентов (мг/кг воды): Br (109), As (7.6—1648), Li (1.9—5.3), B (112—497), Rb (0.34—1.11), Cs (0.05—0.24), Sr (0.12—11.53), Mo (0.05—0.23), Ag (0.28), Sb (0.42—1.35), Zn (10.4—38.5), Cd (0.05—0.22), Pb (0.01—0.12), Bi (до 0.02), Th (до 0.01), Ga (0.20), Ge (0.28—0.42), Mn (1.74—7.16), Fe (до 3.5), Co (до 0.04), Ni (0.34—1.32), V (0.28—0.52), Cr (0.35—1.99), Y (0.01—0.03), Zr (0.14—0.24), Sn (0.08), Ba (1.14—4.09), W (0.98—3.18), Hg (до 0.15), Tl (до 0.10), и REE (0.01—0.04). Основные показатели состава флюида: CO₂/CH₄ = 15.8—91.5, Na/K = =1.6—21.1, а K/Rb = 254—641.

Ранние рудообразующие флюиды месторождения Павлик по составу и физико-химическим параметрам похожи на типичные флюиды орогенных жильных месторождений золота в терригенных толщах, охарактеризованные в статье (Ridley, Diamond, 2000).

Поздние рудообразующие флюиды на флангах основной рудной зоны по основным физико-химическим параметрам (см. табл. 1) соответствуют эпитермальным месторождениям (Simmons et al., 2005).

Сравнение параметров флюидов месторождения Павлик с флюидами месторождений Родионовское и Наталка показывает их заметное сходство (фиг. 6). Есть некоторые различия в режиме изменения давления и в режиме солености этих месторождений.

 

Фиг. 6. Диаграммы “температура–соленость” (а) и “температура–давление” (б) для минералообразующего флюида месторождений Павлик, Родионовское (Волков и др., 2017) и Наталкинское (Горячев и др., 2015). 1 – ранний кварц, 2 – поздний кварц.

 

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Результаты изучения геохимических особенностей и флюидных включений золото-сульфидно-кварцевых штокверковых руд месторождения Павлик позволяют охарактеризовать основные физико-химические параметры их образования.

Рудообразующие флюиды были (см. табл. 1, 2, фиг. 4): слабоминерализованными, углекислотно-водными, хлоридно-гидрокарбонатными, гетерогенными, низкосолеными (1.4—3.1 мас. %-экв. NaCl), среднетемпературными (197—340^оC), средне- и высокобарическими (600—2370 бар). Такие флюиды, содержащие небольшие концентрации солей и высокие – углекислоты, характерны для состава рудообразующих флюидов орогенных месторождений золота (Ridley, Diamond, 2000; Bodnar et al., 2014; Goldfarb, Groves, 2015; Prokofiev, Naumov, 2020 и др.). Последняя модель формирования орогенных месторождений (Groves et al., 2020) предполагает глубинный (нижнекоровый или мантийный) источник рудообразующего флюида и тектонический контроль процесса формирования золотой минерализации этого типа.

Судя по результатам, флюид представлен гетерогенным существенно водным типом с достаточно высоким СО₂ (до 86 г/кг воды) и пониженным содержанием метана (до 0.9 г/кг воды), о чем свидетельствует отношение СО₂/СН₄ = 15.8—91.5 (табл. 2, отношения рассчитывались по неокругленным анализам). Такие смеси углекислоты и метана во флюиде могли образоваться при взаимодействии гидротермальных флюидов с обогащенными органическим веществом осадочными породами (Naden, Shepherd, 1989; Гибшер и др., 2011).

Преобладание СО₂ над СН₄ в рудообразующих флюидах (табл. 2) свидетельствует об интенсивном поступлении СО₂ в результате глубинных высокотемпературных процессов декарбонатизации, стимулированных ближайшим к месторождению Павлик гранитоидным массивом.

В рамках этой модели установленные нами различия в параметрах и составе минералообразующих флюидов, формировавших месторождение Павлик (табл. 1), можно объяснить взаимодействием глубинного флюида с вмещающими терригенными породами в процессе рудоотложения. При формировании прожилков кварца в штокверковых рудах флюид, отлагавший минерализацию в узких трещинах, и, соответственно, на большей поверхности взаимодействовавший с вмещающими породами, мог в значительной степени изменять свои параметры, чем, например, флюид, отлагавший жильный кварц, заполнявший крупные полости. Т.е. начальные параметры флюида, из которого отлагался жильный кварц, были ближе всего к параметрам флюида, осуществлявшего транспорт рудных компонентов. В частности, можно отметить, что углекислота в этом флюиде была глубинная, а гидрокарбонат-ион мог образоваться при реакции флюида с карбонатной составляющей вмещающих пород. Во флюиде, формировавшем штокверковые руды месторождения Павлик, K/Rb отношение в среднем составляет 450 (см. табл. 2), что указывает на взаимодействие флюида с вмещающими породами (Котов и др., 2023).

Максимальная величина оценок флюидного давления (2370 бар), связанная с присутствием в жильном кварце чисто углекислотных флюидных включений с максимально высокой плотностью углекислоты (0.95 г/см³), согласуется с такой картиной и позволяет оценить глубину источника флюидов примерно в 9 км при геобарическом градиенте 260 бар на 1 км (Прокофьев, Пэк, 2015).

Отношение максимального флюидного давления к минимальному для штокверковых руд составляет 3.95 (см. табл. 1), что позволяет предположить уменьшение глубины рудообразования на 3—4 км в связи с подъемом рудовмещающего блока (Прокофьев, Пэк, 2015). Обращают на себя внимание низкие давления флюида для некоторых образцов из штока Ванин (130—210 бар), которые могут быть связаны с отдельным этапом минералообразования. Самостоятельный характер низкотемпературной минерализации виден и на диаграмме “температура–концентрация солей” (фиг. 4).

Давление, установленное по особенностям флюидных включений в сингенетичном кварце, соответствует литостатическому на глубине около 5—6 км и составляет около 1500 бар. Температура, установленная по тем же флюидным включениям, составляет от 200 до 300^оС, а соленость флюида – 3—4 мас. %-экв Na C. Отложение сульфидов прерывается тектоническим событием, о котором свидетельствуют сохранившиеся фрагменты сульфидно-кварц-алевролитовых брекчий с кварцевым и кварц-анкеритовым цементом (фиг. 2б). Текстуры брекчий сходны с обликом типичных брекчий гидроразрыва.

Подтверждением резкого снижения давления являются проявленные в синхронном этому событию кварце флюидных включений с параметрами, отвечающими давлению в 600 бар и температурам в 200—300^оС. При этом соленость флюидов несколько повышается (до 5—7 мас. %-экв. NaCl), хотя состав флюидов меняется не радикально.

Постоянство хлоридного состава флюида фиксируется по составу водных вытяжек из монофракций кварца. Таким образом, падение давления происходит в термостатированной среде, по-видимому, только за счет увеличения объема активной пористости. Вероятный механизм такого увеличения пористости, связанный с развитием микротрещиноватости на пологой границе двух изолированных тектонических пластин и повышением гидростатического давления при сжатии нижней пластины и растяжении верхней, был детально рассмотрен в статье (Аристов и др., 2021).

При резком сбросе давления на границе двух пластин происходит дегазация флюида и формирование в верхней пластине “аэрозольного” облака. Дисперсная золотосодержащая фаза распределяется в твердом веществе, мгновенно заполнив все активные поры. В этот же момент в открытых полостях могло развиваться пористое, “вспененное” золото с высоким содержанием пор, выполненных карбонатом, альбитом и гидрослюдой.

Трещиноватость верхней пластины увеличивается в первую очередь за счет хрупких сульфидов, а отдельные арсенопиритовые выделения “конденсируют” и накапливают выброшенный аэрозоль. Поскольку давление парогазовой смеси очень высокое, крупные выделения арсенопирита оказываются как бы взорванными по этим трещинкам, а сами трещинки заполнены золотом.

Отметим, что если верхняя пластина на момент нарушения закрытой системы была вскрыта в эрозионном срезе, то в этой пластине будет сформирована трубка взрыва, что наблюдается в 3 км от месторождения на штоке Ванин (фиг. 1а). Отобранный нами в штоке Ванин фрагмент жилы гребенчатого кварца характеризуется аномально низкими давлениями (по особенностям флюидных включений) и низкой соленостью (см. табл. 1), что характерно для кварца эпитермальных месторождений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение отметим, что прожилково-вкрапленные (штокверковые) золото-сульфидно-кварцевые руды месторождения Павлик сформированы в основном гомогенным низкосоленым (9.4—4.3 мас.%-экв. NaCl), существенно водно-хлоридным флюидом при температурах 275—330 °C и флюидном давлении 300—1840 бар. Флюид характеризуется достаточно высоким СО₂ (до 349 г/кг воды) и пониженным содержанием метана (до 22 г/кг воды), о чем свидетельствует отношение СО₂/СН₄ = 17—37.3. Во флюиде среди катионов главную роль играют: Na и Ca, а K и Mg находятся в подчиненном количестве. Кроме того, в составе флюида выявлены многие микроэлементы: As, Li, Rb, Cs, Mo, Ag, Sb, Cu, Zn, Cd, Pb, U, Ga, Ge, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, V, Cr, Y, Zr, Sn, Ba, W, Au, Hg и REE.

Рудообразующий флюид месторождения Павлик по составу, температурам и давлениям обнаруживает сходство с флюидами Наталкинского и Родионовского месторождений (фиг. 6) и обладает большим сходством с типичными флюидами орогенных жильных месторождений золота, для которых характерны низкие концентрации растворенных солей и высокие – углекислоты (Ridley, Diamond, 2000). Полученные результаты корреспондируют с метаморфогенно-магматогенной моделью формирования золотокварцевых месторождений Яно-Колымского пояса (Voroshin et al., 2014).

Учитывая высокое отношение максимального флюидного давления к минимальному, можно предполагать уменьшение глубины рудообразования в процессе формирования месторождения на 3—4 км в связи с подъемом рудовмещающего блока (Прокофьев, Пэк, 2015). Обращают на себя внимание низкие давления флюида для некоторых образцов (330—140 бар), которые могут быть связаны с отдельным (эпитермальным) этапом минералообразования.

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Данная работа выполнена при финансовой поддержке темы Госзадания ИГЕМ РАН.

 

¹ фондовые материалы

作者简介

A. Volkov

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry of the Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: tma2105@mail.ru
俄罗斯联邦, 119017, Moscow, Staromonetny Lane, 35

V. Prokofiev

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: tma2105@mail.ru
俄罗斯联邦, 119017, Moscow, Staromonetny Lane, 35

V. Aristov

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: tma2105@mail.ru
俄罗斯联邦, 119017, Moscow, Staromonetny Lane, 35

N. Sidorova

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: tma2105@mail.ru
俄罗斯联邦, 119017, Moscow, Staromonetny Lane, 35

参考

补充文件