Характер магматизма, гидротермально-метасоматических и фильтрационно-транспортных процессов в ураноносных вулканогенных структурах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Создание уточненной концептуальной модели формировании урановых месторождений вулканогенного типа включает в себя исследования характера магматических, гидротермально-метасоматических и фильтрационно-транспортных процессов, а также физико-химических условий переноса и отложения урана. Эти вопросы рассмотрены нами на примерах Стрельцовской кальдеры и одноименного рудного поля в Восточном Забайкалье, Сианшаньской (Xiangshan) вулканической структуры в Южном Китае и кальдеры МакДермитт (McDermitt) на западе США (штаты Орегон и Невада). По классификации МАГАТЭ [Geological Classification …, 2018] эти рудные поля и месторождения относятся к вулканогенному (volcanic-related) типу, а в Стрельцовском и Сианшаньском рудных полях наблюдается сочетание вулканогенного в чехле и гранитного (granite-related) в фундаменте типов месторождений. Основная часть промышленных месторождений урана вулканогенного типа в перечисленных регионах формировалась в течение мезозойской и кайнозойской эпох (хотя в мире известны более древние, палеозойские, объекты). Несмотря на разные временные интервалы образования рудоносных вулканогенных построек, многие черты проявлений в них магматических, гидротермальных и фильтрационно-транспортных процессов весьма близки. Предполагается, что эти особенности обусловлены общим влиянием внутриплитных тектонических режимов или эволюцией внешних частей зон океан-континент, где магматическая активность продуцировала вулканизм бимодальной серии в преобладающей последовательности базиты – кислые вулканиты – базиты, а миграция урантранспортирующих флюидов задавалась солидарным воздействием сейсмогеодинамических и термоконвективных процессов.

Об авторах

В. А. Петров

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: vlad243@igem.ru
Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., 35

О. В. Андреева

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Email: vlad243@igem.ru
Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., 35

В. В. Полуэктов

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Email: vlad243@igem.ru
Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., 35

Список литературы

  1. Андреева О.В., Головин В.А. Метасоматические процессы на месторождениях мезозойских областей внутриплитной магматической активизации (Восточная Монголия, Забайкалье) // Геология рудных месторождений. 2001. Т. 43. № 3. С. 227‒242.
  2. Андреева О.В., Петров В.А., Полуэктов В.В. Мезозойские кислые магматиты Юго-Восточного Забайкалья: петрогеохимия, связь с метасоматизмом и рудообразованием // Геология рудных месторождений. 2020. Т. 62. № 1. С. 76‒104.
  3. Андреева О.В., Петров В.А., Полуэктов В.В. Альбитовые метасоматиты и ториевая минерализация в урановых месторождениях вулканогенного типа (на примере Стрельцовского рудного поля, Восточное Забайкалье) // Доклады РАН. Науки о Земле. 2022. Т. 507. № 2. С. 179–186.
  4. Геохимия мезозойских латитов Забайкалья. Новосибирск: Наука, 1984. 237 с.
  5. Злобина Т.М., Петров В.А., Прокофьев В.Ю., Абрамов С.С., Котов А.А., Вольфсон А.А., Лексин А.Б. Сейсмогенная природа флюидодинамических структурных парагенезов Уряхского золоторудного поля (Северо-Восточное Забайкалье) // Геология рудных месторождений. 2020. Т. 62. № 4. С. 291‒320.
  6. Лаверов Н.П., Величкин В.И., Власов Б.П., Алешин А.П., Петров В.А. Урановые и молибден-урановые месторождения в областях развития континентального магматизма: геология, геодинамические и физико-химические условия формирования. М.: ИФЗ РАН, ИГЕМ РАН, 2012. 320 с.
  7. Кадик А.А. Восстановленные флюиды мантии: связь с химической дифференциацией планетарного вещества // Геохимия. 2003. № 9. С. 928‒940.
  8. Кадик А.А. Режим летучести кислорода в верхней мантии как выражение химической дифференциации планетарного вещества // Геохимия. 2006. № 1. С. 63‒79.
  9. Коваленко Д.В., Петров В.А., Полуэктов В.В., Агеева О.А. Геодинамические условия формирования мезозойских вулканических пород Стрельцовской кальдеры // Доклады Академии наук. 2014. Т. 457. № 5. С. 564‒567.
  10. Коваленко Д.В., Петров В.А., Полуэктов В.В., Агеева О.А. Геодинамическая позиция мезозойских мантийных пород Стрельцовской кальдеры (Восточное Забайкалье), мантийные домены Центральной Азии и Китая // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2015. № 4. Вып. № 28. С. 231‒246.
  11. Козловский А.М., Ярмолюк В.В., Сальникова Е.Б., Саватенков В.М., Новикова А.С., Травин А.В. Раннемезозойский щелочно-салический магматизм Центральной Монголии как индикатор закрытия Монголо-Охотского океана // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). Иркутск: ИЗК СО РАН, 2022. Вып. 20. С. 130–132.
  12. Кривцов А.И., Мигачев П.Ф., Попов В.С. Медно-порфировые месторождения мира. М.: Недра, 1987. 274 с.
  13. Лаверов Н.П., Чернышев И.В. Временная связь урановых месторождений с континентальным вулканизмом // Геохронология и проблемы рудообразования. М.: Наука, 1977. С. 5‒18.
  14. Лаверов Н.П. Геологические условия формирования урановых месторождений в областях континентального вулканизма (на примере Срединного Тянь-Шаня) / Дис. … доктора геол.-мин. наук. М.: ИГЕМ АН СССР, 1972. 372 с.
  15. Магматические горные породы. Т. 4. М.: Наука, 1987. 369 с.
  16. Метасоматиты и метасоматические породы. М.: Научный мир, 1998.
  17. Наумов В.Б., Коваленко В.И. Концентрация серы в магматических расплавах по данным изучения включений в минералах // Геохимия. 1997. Т. 1. С. 97‒103.
  18. Наумов В.Б. Химический состав, летучие компоненты и элементы-примеси риолитовых расплавов Восточного Забайкалья и Северного Кавказа по данным изучения включений в минералах // Геология и геофизика. 2011. Т. 52. № 11. С. 1736‒1747.
  19. Наумов В.Б., Дорофеева В.А., Миронова О.Ф. Физико-химические параметры формирования гидротермальных месторождений по данным иссследования флюидных включений. III. Месторождения урана // Геохимия. 2015. № 2. С.123‒143.
  20. Наумов Г.Б. Миграция урана в гидротермальных растворах // Геология рудных месторождений. 1998. Т. 40. № 4. С. 307‒325.
  21. Никитина Л.П., Гончаров А.Г., Салтыкова А.К., Бабушкина М.С. Окислительно-восстановительное состояние континентальной литосферной мантии Байкало-Монгольской области // Геохимия. 2010. № 1. С. 17‒44.
  22. Петров В.А., Леспинас М., Хаммер Й. Тектонодинамика флюидопроводящих структур и миграция радионуклидов в массивах кристаллических пород // Геология рудных месторождений. 2008. Т. 50. № 2. С. 99‒126.
  23. Петров В.А. Тектонофизические и структурно-петрофизические индикаторы процессов миграции флюидов в разломных зонах и методы из изучения // Современная тектонофизика: Методы и результаты. М.: ИФЗ РАН, 2011. С. 94‒108.
  24. Петров В.А. Сейсмогеодинамика и тектонофизика гидротермального рудообразования // Разведка и охрана недр. 2017. № 11.С. 37‒42.
  25. Петров В.А., Андреева О.В., Полуэктов В.В. Влияние петрофизических свойств и деформаций пород на вертикальную зональность метасоматитов в ураноносных вулканических структурах (на примере Стрельцовской кальдеры, Забайкалье) // Геология рудных месторождений. 2014. Т. 56. № 2. С. 95‒117.
  26. Петров В.А., Андреева О.В., Полуэктов В.В. Тектоно-магматические циклы и геодинамические обстановки формирования рудоносных систем Южного Приаргунья // Геология рудных месторождений. 2017. Т. 59. № 6. С. 445‒469.
  27. Петров В.А., Андреева О.В., Полуэктов В.В., Коваленко Д.В. Ураноносные вулканогенные структуры (Стрельцовская, Россия, Сианшань, Китай и МакДермитт, США): сравнительный анализ петрологии кислых вулканитов и состава рудосопровождающих метасоматитов // Геология рудных месторождений. 2022. Т. 64. № 1. С. 7‒36.
  28. Пэк А.А., Мальковский В.И., Петров В.А. Тепловая конвекция флюидов как возможный механизм формирования уникальных урановых месторождений Стрельцовское и Антей (Восточное Забайкалье) // Геология рудных месторождений. 2018. Т. 60. № 6. С. 558‒574.
  29. Пэк А.А., Мальковский В.И., Петров В.А. Минеральная система урановых месторождений Стрельцовской кальдеры (Восточное Забайкалье) // Геология рудных месторождений. 2020. Т. 62. № 1. С. 36‒54.
  30. Рафальский Р.П., Осипов Б.С. Гидротермальные равновесия в системах, содержащих уран и сульфиды тяжелых металлов при 200–360°С // Геология рудных месторождений. 1967. Т. 9. № 2. С. 44‒57.
  31. Редькин А.Ф., Величкин В. И., Шаповалов Ю. Б. Исследование поведения урана, ниобия и тантала в системе гранитный расплав – фторидный флюид при 800‒950°С, 2300 бар // Геология рудных месторождений. 2021. Т. 63. № 4. С. 311‒335.
  32. Русинов В.Л. Два семейства эпитермальных месторождений и петрологическая основа их различия // Доклады РАН. 2001. Т. 381. № 2. С. 239‒242.
  33. Рябчиков И.Д. Глобальные потоки рудных металлов в глубинных процессах // Геология рудных месторождений. 1997. Т. 38. № 5. С. 403‒409.
  34. Спиридонов А.М., Зорина Л.Д., Китаев Н.А. Золотоносные рудно-магматические системы Забайкалья. Новосибирск: Изд-во “Гео”, 2006. 287 с.
  35. Шмариович Е.М., Агапова Г.Ф., Рехарская В.М. и др. Экспериментальное изучение выщелачивания урана из различных пород термальными сульфидно-карбонатными растворами // Геология рудных месторождений. 1984. № 3. С. 87‒98.
  36. Arculus R.J., Delano J.W. Oxidation state of upper mantle: present conditions, evolution, and controls. In: Mantle Xenoliths Chichester / Ed. P.H. Nixon. Wiley and Sons, 1987. P. 119‒124.
  37. Ballhaus C. Redox states of lithospheric and astenospheric upper mantle // Contrib. Mineral. Petrol. 1993. V. 114. № 3. P. 331‒348.
  38. Bonnetti C., Liu X., Cuney M., Mercadier J., Riegler T., Chida Y. Evolution of the uranium mineralisation in the Zoujiashan deposit, Xiangshan ore field: Implications for the genesis of volcanic-related hydrothermal U deposits in South China // Ore Geology Reviews. 2020. V. 122. Article 103514.
  39. Chabiron A., Alyoshin A.P., Cuney M., Deloule E., Golubev V.N., Velitchkin V.I., Poty B. Geochemistry of the rhyolitic magmas from the Streltsovka caldera (Transbaikalia, Russia): a melt inclusion study // Chemical Geology. 2001. V. 175. P. 273–290.
  40. Chabiron A., Cuney M., Poty B. Possible uranium sources for the largest uranium district associated with volcanism: the Streltsovka caldera (Transbaikalia, Russia) // Mineralium Deposita. 2003. V. 38. P. 127‒140.
  41. Chi G., Ashton K., Deng T., Xu D., Li Z., Song H., Liang R., Kennicot J. Comparison of granite-related uranium deposits in the Beaverlodge district (Canada) and South China – a common control of mineralization by coupled shallow and deepseated geologic processes in an extensional setting // Ore Geol. Rev. 2020. https://doi.org/. 103319.https://doi.org/0.1016/j.oregeorev
  42. Chi G., Xu D., Xue C., Li Z., Ledru P., Deng T, Wang Y., Song H. Hydrodynamic links between shallow and deep mineralization systems and implications for deep mineral exploration // Acta Geologica Sinica (English Edition). 2022. V. 96(1). P. 1‒25.
  43. Cox S.F. Coupling between deformation, fluid pressures, and fluid flow in ore-producing hydrothermal systems at depth in the crust // Econ. Geol. 2005. V. 100. P. 39‒75.
  44. Cox S.F. Injection-driven swarm seismicity and permeability enhancement: implication for the dynamics of hydrothermal ore systems in high fluid-flux, overpressured faul-ting regimes // Econ. Geol. 2016. V. 111. № 3. P. 559‒587.
  45. Cuney M. Felsic magmatism and uranium deposits // Bull. Soc. Geolog. France. 2014. V. 185. № 2. P. 75‒92.
  46. Cunningham C. G., Rasmussen J.D., Steven T.A., Rye R.O., Rowley P.D., Romberger S.B., Selverstone J. Hydrothermal uranium deposits containing molybdenum and fluorite in the Marysvale volcanic field, west-central Utah // Mineralium Deposita. 1998. V. 33. P. 477‒494.
  47. Descriptive Uranium Deposit and Mineral System Models. IAEA, Vienna, 2020. 328 p.
  48. Eby G.N. The A-type granitoids: a review of their occurrence and chemical characteristics and speculations on their petrogenesis // Lithos. 1990. V. 26. P. 115‒134.
  49. Geological Classification of Uranium Deposits and Description of Selected Examples. IAEA TECDOC-1842. IAEA, Vienna, 2018. 417 p.
  50. Gou J., Sun D.-Y., Qin Z. Late Jurassic–Early Cretaceous tectonic evolution of the Great Xing’an Range: geochronologica and geochemical evidence from granitoids and volcanic rocks in the Erguna Block, NE China // International Geology Review. 2019. V. 61. № 15. P. 1842‒1863.
  51. Gray T.R., Hanley J.J., Dostal J., Guillong M. Magmatic enrichment of uranium, thorium, and rare earth elements in late Paleozoic rhyolites of southern New Brunswick, Canada: evidence from silicate melt inclusions // Econ. Geol. 2011. V. 106. № 5. P. 145‒158.
  52. Guo Z., Li T., Deng M., Qu W. Key factors controlling volcanic-related uranium mineralization in the Xiangshan Basin, Jiangxi Province, South China: A review // Ore Geology Reviews. 2020. V. 122. 103517.
  53. Guo Z., Li T., Deng M., Qu W. Key factors controlling volcanic-related uranium mineralization in the Xiangshan Basin, Jiangxi Province, South China: A review // Ore Geology Reviews. 2020. V. 122. 103517.
  54. Hagemann S.G., Lisitsin V., Huston D.L. Mineral system analysis: quo vadis // Ore Geology Reviews. 2016. V. 76. P. 504‒522.
  55. Hedenquist J.W., Taran Y.A. Modeling the formation of advanced argillic lithocaps: volcanic vapor condensation above porphyry intrusions // Econ. Geol. 2013. V. 108. № 7. P. 1523‒1540.
  56. Henry C.D., Castor S.B., Starkel W.F., Ellis B.S., Wolff J.A., Laravie J.A., McIntosh W.C., Heizler M.T. Geology and evolution of the McDermitt caldera, northern Nevada and southeastern Oregon, western USA // Geosphere. 2017. V. 13(4). 47 p.
  57. Husen S., Smith R.B., Waite G.P. Evidence for gas and magmatic sources beneath the Yellowstone volcanic field from seismic tomographic imaging // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2004. V. 131. P. 397‒410.
  58. Husen S., Smith R.B. Probabilistic earthquake relocation in three-dimensional velocity models for the Yellowstone National Park Region Wyoming // Bull. Seismol. Soc. Am. 2004. V. 94(3). P. 880‒896.
  59. Huston D.L., Mernagh T.R., Hagemann S.G., Doublier M.P., Fiorentini M., Champion D.C., Jaques A.L., Czarnota K., Cayley R., Skirrow R., Bastrakov E. Tectono-metallogenic systems – The place of mineral systems within tectonic evolution, with an emphasis on Australian examples // Ore Geology Reviews. 2016. V. 76. P. 168‒210.
  60. Inoue A., Meunier A., Beaufort D. Illite-smectite mixed-layer minerals in felsic volcaniclastic rocks from drill cores, Kakkonda, Japan // Clays Clay Miner. 2004. V. 52. № 1. P. 66‒84.
  61. Jiang Y.H., Ling H.F., Jiang S.Y., Fan H.H., Shen W.Z., Ni P. Petrogenesis of a Late Jurassic Peraluminous Volcanic Complex and its High-Mg, Potassic, Quenched Enclaves at Xiangshan, Southeast China // Journal of Petrology. 2005. V. 46. № 6. P. 1121‒1154.
  62. Langmuir D. Uranium solution-mineral equilibria at low temperatures with applications to sedimentary ore deposits // Geochim. Cosmochim. Acta. 1978. V. 42. P. 547‒569.
  63. Li Z., Chi G., Bethune K.M., Eldursi K., Quirt D., Ledru P., Thomas D. Interplay between thermal convection and compressional fault reactivation in the formation of unconformity-related uranium deposits // Mineralium Deposita. 2021. V. 56. P. 1389–1404.
  64. Maniar P.D., Piccoli P.M. Tectonic discrimination of gra-nitoids // Bull. Geol. Soc. Amer. 1989. V. 101. P. 635‒643.
  65. Migdisov A.A., Boukhalfa H., Timofeev A., Runde W., Roback R., Williams-Jones A.E. A spectroscopic study of uranyl speciation in chloridebearing solutions at temperatures up to 250°C // Geochim. Cosmochim. Acta. 2018. V. 222. P. 130‒145.
  66. Nguyen P.T., Cox S.F., Harris L.B., Powell C.McA. Fault-valve behaviour in optimally oriented shear zones: an example at the Revenge gold mine, Kambalda, Western Australia // J. Structural Geology. 1998. V. 20. № 12. P. 1625‒1640.
  67. Peccerillo A., Taylor S.R. Geochemistry of Eocene calc-alkaline volcanic rocks from Kastamonu Area, Northern Turkey // Contrib. Miner. Petrol. 1976. V. 58. № 1. P. 63‒83.
  68. Peiffert C., Nguen-Trung C., Cuney M. Uranium in granitic magmas. Part II // Geochim. Cosmochim. Acta. 1996. V. 60. P. 1515‒1529.
  69. Petrov V.A., Poluektov V.V., Hammer J., Schukin S.I. Fault-related barriers for uranium transport // Uranium Mining and Hydrogeology / Eds B.J. Merkel, A. Hasche-Berger. Springer-Verlag, 2008. P. 779‒789.
  70. Petrov V.A., Pek A.A., Malkovsky V.I. Uranium Sources and Fluid Transport in Volcanic Mineralized Systems: an Example of Streltsovka Caldera, Russia with Reflection on Dornot, Mongolia // Journal of Volcanology and Seismo-logy. 2022. V. 16. № 6. P. 472‒497.
  71. Pierce K.L., Morgan L.A. Is the track of the Yellowstone hotspot driven by a deep mantle plume? ‒ Review of volcanism, faulting, and uplift in light of new data // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2009. № 188. P. 1‒25.
  72. Pirajno F. Hydrothermal Processes and Mineral Systems. 2009. 1250 p.
  73. Pirajno F. A classification of mineral systems, overviews of plate tectonic margins and examples of ore deposits associated with convergent margins // Gondwana Research. 2016. V. 33. P. 44‒62.
  74. Sibson R.H. Seismogenic framework for ore deposition // Rev. Econ. Geol. 2001. V. 14. P. 25‒50.
  75. Sibson R.H. Controls on maximum fluid overpressure da-ting conditions for mesozonal mineralisation // Journal of Structural Geology. 2004. V. 26. № 6‒7. P. 1127‒1136.
  76. Sibson R.H. Arterial faults and their role in mineralizing systems // Geoscience Frontiers. 2019. V. 10. P. 2093‒2100.
  77. Sillitoe R. Porphyry copper systems // Econ. Geol. 2010. V. 105. № 1. P. 3‒41.
  78. Sillitoe R.H., Hedenquist J.W. Linkages between volcanotectonic settings, ore-fluid composition, and ephithermal precios metal deposits // Econ. Geol. Special Publication. 2003. V. 10. P. 315‒343.
  79. Skirrow R.G., Jaireth S., Huston D.L., Bastrakov E.N., Schofield A., van der Wielen S.E., Barnicoat A.C. Uranium mi-neral systems: Processes, exploration criteria and a new deposit framework // Geoscience Australia Record. 2009/20. 2009. 44 p.
  80. Smith R.B., Jordan M., Steinberger B., Puskas C.M., Farrell J., Waite G.P., Husen S., Chang W.-L., O’Connell R. Geodynamics of the Yellowstone hotspot and mantle plume: Seismic and GPS imaging, kinematics, and mantle flow // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2009. V. 188. P. 26‒56.
  81. Steiner A. Hydrothermal rock alteration of Wairakei, New Zealand // Bull. N.Z. Geol. Surv. 1977. № 90. 135 p.
  82. Timofeev A.1., Migdisov A.A., Williams-Jones A.E., Roback R., Nelson A.T., Hongwu Xu. Uranium transport in acidic brines under reducing conditions // Nature Communications. 2018. V. 9:1469. P. 1‒7.
  83. Whalen J.B., Currie K.L., Chappel B.W. A-type granits: geochemical characteristics, discrimination and petrogenesis // Contrib. Miner. Petrol. 1987. V. 95. P. 407‒419.
  84. Xu W.L., Pei F.P., Wang F., Meng E., Ji W.Q., Yang D.B., Wang W. Spatial–temporal relationships of Mesozoic volcanic rocks in NE China: constraints on tectonic overprinting and transformations between multiple tectonic regimes // J. Asian Earth Sci. 2013. V. 74. P. 167‒193.
  85. Yang S.Y., Jiang S.Y, Jiang Y.H., Zhao K.D., Fan H.H. Zircon U-Pb geochronology, Hf isotopic composition and geological implications of the rhyodacite and rhyodacitic porphyry in the Xiangshan uranium ore field, Jiangxi Pro-vince, China // Science China Earth Sciences. 2010. V. 53. P. 1411‒1426.
  86. Waite G.P., Smith R.B. Seismic evidence for fluid migration accompanying subsidence of the Yellowstone caldera // Journal Geophysical Research. 2002. V. 107. № B9, 2177. P. 1‒18.
  87. Wyborn L.A.I., Heinrich C.A., Jaques A.L. Australian Proterozoic mineral systems: essential ingredients and map-pable criteria // AusIMM Publication Series 4/94. 1994. P. 109–115.

© В.А. Петров, О.В. Андреева, В.В. Полуэктов, 2023