» » О физико-химических особенностях процесса в Кальмакырском месторождении

О физико-химических особенностях процесса в Кальмакырском месторождении

12.08.2016

Для характеристики особенностей минералообразующих растворов раннего постмагматического периода, непосредственно сопровождающего становление порфировых интрузий Кальмакыра, исследовались газово-жидкие включения в кварце гранодиорит-порфиров II. Их можно разделить на два типа.
1. Равномерно распределенные по всему зерну изометричные двухфазовые включения размерами 0,007—0,009 мм с содержанием газовой фазы ~ 60% (рис. 125); гомогенизация в газ при 840—860°С. Такие же высокотемпературные включения наблюдались Э. Роддером в центральной части медно-порфировых месторождений Америки.
2. Более крупные (0,01—0,02 мм) удлиненной формы включения, приуроченные к трещинкам в кварце. Включения существенно газовые (иногда однофазовые) с содержанием газовой фазы 80—90%, гомогенизирующиеся в газ при 380—390°С. Мелкие удлиненные включения (70—80% газовой фазы), гомогенизирующиеся в газ при 390°, зафиксированы и в полевом шпате.
В кварце серицитизированных гранодиорит-порфиров выделяется три типа включений:
1. Существенно газовые (до однофазовых) размерами 0,010— 0,015 мм, часто содержащие кристаллики галита и рудного минерала. Газовая фаза в них обычно составляет 60—80%, содержание галита до 5—7%. Полная гомогенизация (в газ) происходит при 550—800°, а растворение галита при 300—400°. Концентрация NaCl (без учета содержания других солей) 37—47%. Согласно диаграмме, давление для включений с полной гомогенизацией при 700° и растворением галита при 400° составляет около 1000 атм.
2. Удлиненные (иногда в форме негативных кристаллов) двухфазовые включения размерами 0,015—0,020 мм, гомогенизирующиеся в газ при 370—400° и в жидкость при 330—350° (для включений с гомогенизацией при 375° отмечены критические явления). Включения (рис. 126) содержат большой газовый пузырек, составляющий во включениях, гомогенизирующихся в газ, 60—80%, и во включениях, гомогенизирующихся в жидкость, ~50% объема.
3. Включения преимущественно изометричной формы с небольшим газовым пузырьком (30—35%) и кристалликом галита, а иногда галита и сильвина (рис. 127). Растворение галита в трехфазовых включениях наблюдается при 250°, а полная гомогенизация в жидкость — при 400°. Концентрация NaCl (без учета содержания других солей) — 33,8%- Давление в момент гомогенизации ~200 атм. В четырехфазовых включениях сильвин растворяется при 270°, галит — при 410°, а газовый пузырек исчезает при 400°, т. е. растворы их содержат, %: NaCl — 33,8; KCl — 32,5; H2O — 33,7.
О физико-химических особенностях процесса в Кальмакырском месторождении
О физико-химических особенностях процесса в Кальмакырском месторождении

В сериците газово-жидкие включения изометричной формы, более крупные (0,020—0,025 мм), гомогенизируются при 330—350° в жидкость.
Часто отмечаемое в кварците сонахождение включений, гомогенизирующихся в газ и жидкость (включения 2-го и 3-го типов), свидетельствует о происходившем при температуре около 4.00° кипении растворов. При этом газовая и жидкая фазы разделялись с заметным обогащением последней NaCl и KCl. При понижении температуры (370—330°) отделившиеся газовые растворы уплотнялись и, переходя через критическое состояние, становились жидкими. Критическая температура их незначительно отличается от критической температуры воды, что указывает на слабую концентрацию солей в газовых растворах.
На флангах месторождения включения в кварце из аналогичных метасоматитов встречаются реже. Обычно они очень мелкие, твердые фазы редки. Отмечаются единичные включения, гомогенизирующиеся в газ при температуре около 600°. Большинство включений гомогенизируются в жидкую фазу при более низких температурах. Критические явления наблюдаются при 395°. Кипение растворов с выделением концентрированной жидкой фазы выражено слабо.
Кварц из кварц-мусковит-алунитовых прожилков среди серицитизированных гранодиорит-порфиров содержит довольно обильные крупные включения сложной формы, обусловленной приуроченностью их к интерстициям агрегатов кварца. Включения часто трехфазовые с MoS2 (рис. 128). Гомогенизация в газ происходит при 380—410°, в жидкость — при 340—380°. При 380° зафиксировано кипение растворов. Молибденит отметается во включениях, гомогенизирующихся в жидкую фазу, т. е. он, очевидно, является производным более концентрированных растворов, возникших в процессе кипения.
О физико-химических особенностях процесса в Кальмакырском месторождении
О физико-химических особенностях процесса в Кальмакырском месторождении

Для кварца в окварцованных гранодиорит-порфирах, пространственно сопряженных с серицитизированными, наиболее характерны многофазовые включения с существенной ролью твердой фазы (рис. 129). В ряде включений, характеризующихся высокой концентрацией растворов, наблюдались почти одновременное растворение галита и гомогенизация включений (при 450—470°). Зафиксированы также случаи исчезновения газового пузырька при 300—330°, а растворение галита при 440—460°. Концентрация NaCl в растворах таких включений (без учета других солей) составляет — 51 %, а давление растворов — 1100 атм. Во включениях часто присутствуют чешуйки гематита и мелкие кубики недиагностированного рудного минерала. В отмеченных четырехфазовых включениях растворение сильвина устанавливалось при 300°, галита — при 360°, а исчезновение газового пузырька — при 300°, что соответствует содержанию в растворах (%):KCl—41, NaCl—23, H2O—36. В ассоциации с указанными многофазовыми включениями встречаются сингенетичные существенно газовые включения, гомогенизирующиеся в газ при 380—500°. Критические явления отмечаются при 3715°.
В отдельных гнездообразных выделениях кварца и в кварцевых частях некоторых прожилков встречаются высокотемпературные включения, гомогенизирующиеся в газ при температуре более 700°. Встречающиеся в них относительно редкие кристаллики галита растворяются при 310—390°. Концентрация NaCl в таких включениях составляет 37—44%. В единичных четырехфазовых включениях с кристалликами галита и сильвина растворение галита происходит при 380°, сильвина около 580°. Растворы в подобных включениях содержат (%): NaCl — 26, KCl — 43, H2O — 31.
Встречаются мелкие вторичные включения, гомогенизирующиеся в жидкость при 220—290°. Аналогичные включения отмечаются в кварце сульфидных прожилков.
В кварце из окварцованных и серицитизированных сиенито-диоритов, непосредственно вмещающих гранодиорит-порфиры, преобладают многофазовые включения с кристалликами галита, гематита и рудного минерала (?) кубической формы. Растворение галита происходит при 375°, а исчезновение газового пузырька — при 365°. В отдельных участках кварц метасоматитов содержит многофазовые включения, в которых растворение галита происходит при 410—510°, а гомогенизация в жидкость при 400—490°, и сингенетичные им существенно газовые включения, гомогенизирующиеся в газ при 510—540°. Критические явления (по разным пластинкам и зернам) наблюдаются при 400—450°.
О физико-химических особенностях процесса в Кальмакырском месторождении

В окварцованных сиенито-диоритах встречены существенно газовые включения, гомогенизирующиеся в газ при 800°. Среди них встречаются единичные трехфазовые включения с мелкими кристалликами галита, растворяющимися при 340°, что соответствует концентрации NaCl — 41%.
Отмечались также мелкие газово-жидкие включения, гомогенизирующиеся в жидкость при 370—375°.
Анализ соотношений газово-жидких включений разных типов и их пространственная распространенность в кварце измененных сиенито-диоритов свидетельствуют о кипении растворов.
Представляет интерес зональное распределение включений, выявленное в одном из кварц-пирит-халькопиритовых прожилков среди окварцованных и серицитизированных сиенито-диоритов. По периферии прожилка в призальбандовой части отчетливо выделяется зона развития крупных многофазовых и существенно газовых включений, выделявшихся, очевидно, в процессе кипения растворов. Гомогенизация включений при T выше 720°, растворение галита в многофазовых включениях при 340°. В последних отмечаются мелкие чешуйки гематита. Здесь же встречаются многофазовые включения с галитом, гематитом и рудным минералом (?) кубической формы, исчезновение газового пузырька в которых фиксируется при 400—480°, а растворение галита — при 410—510°. В центральной части прожилка, к которой приурочены и гнезда сульфидов, кварц содержит очень редкие и мелкие газово-жидкие включения, гомогенизирующиеся в жидкость при 375°. В этой зоне среди кварца часто отмечаются выделения гематита, т. е. минерала, характерного для многофазовых и высокотемпературных включений призальбандовой части прожилка.
Для кварца серицитизированных и пропилитизированных сиенито-диоритов, более удаленных от гранодиорит-порфировых тел, наиболее характерны включения, гомогенизирующиеся около 410—420° в газ и около 350—390° в жидкость. Критические явления — при 395—400°. Солевые включения редки. Растворение галита происходит при 310—345°, а исчезновение газового пузырька — соответственно при 200—275°.
В целом общая схема эволюции минералообразующих растворов в рассматриваемом эндогенном процессе по результатам исследования газово-жидких включений представляется в следующем виде. В ранний период — период непосредственного становления порфировых тел существовали относительно слабо концентрированные высокотемпературные (до 860°) газообразные растворы, явившиеся, очевидно, в основном результатом дегазации магмы (как из объема самих субвулканических тел, так и из глубинных очагов в результате конвекции). Области проявления подобных растворов тяготеют преимущественно к субвулканическим телам и их ближайшему окружению, а также к зонам наибольшей энергетической активности (таковой, в частности, является центральная часть Кальмакыра).
В дальнейшем при сохранении газообразного состояния растворы были уже более концентрированными (преимущественно за счет увеличения содержания NaCl). Повышенная концентрация солей в растворах, возможно, была обусловлена вовлечением в эндогенный процесс вадозных вод, циркулирующих и захороненных во вмещающих породах и обогащенных компонентами последних, а также хотя бы частичной потерей мало концентрированной газовой фазы в условиях пониженного внешнего давления. Значительная роль хлоридов в минералообразующих растворах Кальмакыра во многом, очевидно, обусловлена общей хлорной специализацией Алмалыкского рудного района. В этих условиях реально допускать возможность обогащения растворов хлором в процессе метасоматического преобразования окружающих пород.
Однако наиболее концентрированные гидротермы возникли в результате кипения растворов при температуре ~400°, когда происходило разделение их на газообразную и жидкую фазу с необычно высокой концентрацией солей в последней (заметную роль, наряду с NaCl, здесь начинает играть и KCl). Область проявления этих высокотемпературных жидких растворов и явилась областью концентрированного рудоотложения, в отличие от периферийных зон, где значительную роль в минералообразовании играли возникшие в результате кипения паро-газообразные растворы и особенно их конденсаты, а также не прошедшие стадию кипения вадозные воды. В периферийных зонах следует ожидать и изменения геохимического спектра оруденения. Пространственное положение зон кипения (а отсюда и участков концентрированного рудоотложения) определялось, по-видимому, существовавшими тепловыми и гидродинамическими режимами в областях развития эндогенного процесса.
В условиях неоднородных температурных полей создавалась полузамкнутая циклическая конвекционная система, регулирующая подток вадозных вод в область кипения («тепловое всасывание»), отвод газопаровой смеси по зонам повышенной проницаемости, ее конденсацию в периферийных зонах, взаимодействие конденсата с вадозными водами и последующее вовлечение образовавшегося раствора в зону газо-парообразования. Свою долю в эту конвекционную систему вносили и флюиды, являющиеся продуктом дегазации магмы и производными глубинных зон. Отдельные части системы характеризовались различными условиями тепло- и массообмена, что нашло выражение в своеобразной зональности распределения температур и солевой концентрации минералообразующих растворов на площади месторождения. В процессе изменяющегося теплового режима и геохимической нагрузки минералообразующих растворов происходило усложнение зональности.
Отмеченная зональность нашла вещественное выражение в характере распределения минеральных образований, в частности, в преимущественной приуроченности высокотемпературных кварцсодержащих метасоматитов к зонам проявления высокотемпературных газообразных растворов, служащих относительно хорошим переносчиком кремнезема. Здесь в основном отмечается развитие пирита, источником железа для которого, как правило, послужил, очевидно, местный матетериал. Наиболее благоприятными для рудоотложения были области проявления фазовых превращений в растворах и прилегающие к ним площади.
По особенностям состава и состояния растворов Кальмакыр имеет много общего с рядом медно-молибденовых месторождений Америки, газово-жидкие включения в минералах которых были изучены Е. Роддером. Им, в частности, в центральной части месторождений также отмечаются высокотемпературные включения с гомогенизацией при 640—725° (большинство включений гомогенизируется при температуре свыше 400°). Для образцов из периферии температуры гомогенизации включений значительно ниже — в пределах 294—330°. Минералообразующие растворы центральной части, как и в случае Кальмакыра, представляли фактически водно-солевой расплав (с содержанием солей более 60%). К периферии концентрация солей в растворах уменьшалась. Для растворов с высоким содержанием солей Е. Роддером предполагается магматическое происхождение. В этом отношении полученные нами результаты по Кальмакыру ближе к данным Д. Уайта и др., объясняющих образование высокой солености неоднократным кипением и признающих существенную роль вадозной составляющей.