Научный журнал

Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Гусев А.И. 1 Табакаева Е.М. 1

---

1 Алтайский государственный гуманитарно-педагогический университет им. В.М. Шукшина

В статье приведены новые по минералогии и геохимии руд Осокинско-Батунковского рудного поля Северного Алтая. Впервые выявлены иттрий-торит и торбернит в рудах Осокинского месторождения. Установлены повышенные содержания в рудах и минералах Au, Sc, Y, Dy, Ho, Er, U. В минералах проявлен тетрадный эффект фракционирования (ТЭФ) РЗЭ М- типа при не соблюдении заряд-радиус-контролируемого поведения химических элементов. Максимальные значения ТЭФ РЗЭ М- типа характерны для условий повышенной кислотности среды минералообразования. Генерация оруденения осуществлялась при наложении процессов от верхнего девона до мел-эоценовой тектоно-термальной активизации мантийных процессов.

Статья в формате PDF

1506 KB

грейзены

скарны

кварц

мусковит

иттрий-торит

торбернит

золото

редкие земли

тетрадный эффект фракционирования РЗЭ

мультиэтапное рудообразование

1. Гусев А.И. Минерагения и полезные ископаемые Алтайского края. – Бийск: Изд-во ГОУВПО АГАО, 2011. – 365 с.

2. Гусев А.И., Гусев Н.И. Петрология и геохимия субвулканических тел Кумирского месторождения Горного Алтая // Геология и минеральные ресурсы Сибири, 2013. – № 1. – С. 64–70.

3. Гусев А.И., Гусев Н.И. Геодинамика и металлогения мезозой-кайнозойского этапа Горного Алтая // Современные наукоёмкие технологии. – 2014. – № 8. – C. 60–65.

4. Гусев А.И., Гусев Н.И. Мел-эоценовая металлогения Горного Алтая // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса: от океана к континенту. – Иркутск, 2014. – С. 123–126.

5. Гусев А.И. Петрология и рудоносность высококалиевых адакитовых гранитоидов Макарьевского ареала Горного Алтая // Геология и минеральные ресурсы Сибири. – 2015. – № 4 (24). – С. 67–76.

6. Гусев А.И., Коробейников А.Ф. Петрология и золотоносность адакитовых гранитоидов усть-беловского комплекса Макарьевского ареала Горного Алтая // Известия Томского политехнического университета. – 2015. – Т. 326, № 10. – C. 81–91.

7. Жариков В.В. Кислотно-основные характеристики минералов // Геология рудных месторождений. – 1967. – № 5. – С. 75–89.

8. Иванов В.В., Белевитин В.В., Борисенко Л.Ф. и др. Средние содержания элементов-примесей в минералах. – М.: Недра, 1973. – 208 с.

9. Anders E., Greevesse N. Abundences of the elements: meteoric and solar // Geochim. Cosmochim. Acta. – 1989. – V. 53. – Р. 197–214.

10. Bau M. Controls on the fractionation of isovalent trace elements in magmatic and aqueous systems: evidence from Y/Ho, Zr/Hf, and lanthanide tetrad effect // Contrib. Miner. Petrol. 1996. – V. 123. – P. 323–333.

11. Irber W. The lanthanide tetrad effect and its correlation with K/Rb, Eu/Eu*, Sr/Eu, Y/Ho, and Zr/Hf of evolving peraluminous granite suites // Geochim Cosmochim Acta. – 1999. – V. 63. – № 3/4. – P. 489–508.

12. Jahn B., Wu F., Capdevila R. et al. Highly evolved juvenile granites with tetrad REE patterns: the Wodue and Baerzhe granites from the Great Xing`an Mountains in NE China // Lithos. – 2001. – V. 59. – P. 171–198.

К числу наиболее перспективных месторождений относятся комплексные объекты в формировании которых совмещены этапы минералообразования, связанные с разновозрастными интрузивными комплексами [1, 2]. К таким районам относится восточная часть Белокурихинского рудного района, где совмещены позднедевонские гранитоиды утсь-беловского комплекса Макарьевского ареала и заключительные фазы лейкогранитов Осокинского массива раннего триаса [5]. Первый из них несёт металлогеническую нагрузку в виде жильных медно-золоторудных, медных и медно-золото-порфировых типов оруденения. Второму свойственно исключительно редкометалльное оруденение в скарнах, пегматитах и грейзенах – W, Mo, Be, Ta, Nb, Sc, редких земель. Кроме того, Осокинско-Батунковское рудное поле попадает в зону влияния мел-эоценовой Искровско-Белокурихинской зоны, связанной с мантийной тектоно-термальной активизацией. Цель исследования – изучить минералогию и геохимию месторождений Осокинско-Батунковского рудного поля, где совмещены разновозрастные типы оруденения разных тектоно-магматических циклов. Актуальность исследований не вызывает сомнений, так как здесь совмещены наиболее востребованные в настоящее время металлы – Au, Sc, W, Mo, редкие земли.

Результаты исследования и их обсуждение

Несколько месторождений, проявлений и пунктов минерализации молибден-вольфрамовой кварцевой и предположительно молибден-вольфрамовой скарновой рудных формаций сконцентрированы на восточном ограничении Белокурихинского вольфрам-молибден-редкометалльного рудного района. Здесь известны Батунковское и Осокинское месторождения, а также Щемиловское проявление, образующие Осокинско-Батунковское рудное поле [1].

Батунковское месторождение локализовано в экзоконтактовой зоне Осокинского гранитного массива среди грейзенизированых гранодиоритов усть-беловского комплекса. Оруденение контролируется региональной субширотной тектонической зоной, прослеживающейся от Осокинского месторождения в восточном направлении. Протяженность зоны окварцевания 950 м при мощности 50-150 м и насыщенности жилами кварца в объёме 15-20 %. Жилы часто ветвятся, выклиниваются и имеют грейзеновые оторочки (2-5 см), в пустотах отмечается горный хрусталь. Рудные минералы – вольфрамит (гюбнерит), шеелит, пирит, реже молибденит, висмутин, бисмутит. Среднее содержание WO3 в рудной массе – 1,46 %. Наиболее крупные и богатые жилы находятся на Западном участке. Для менее эродированных Восточного и Центрального участков характерны мелкие кварцевые жилы, обогащенные пиритом (до 3 %), турмалином, полевым шпатом и флюоритом, но с бедным оруденением вольфрама. Запасы WO3 на 1.01.2006 г. составляли: по категориям В – 14,5 т; С1 – 34,5 т; С2 – 36 т; при среднем содержании – 0,94 %. Поисковыми работами, проведенными на прилегающей площади выявлены шлиховые ореолы шеелита, вольфрамита, высоко аномальные вторичные и первичные геохимические ореолы, позволяющие считать перспективы месторождения на глубину и на фланги более значительными. Прогнозные ресурсы WO3 категории Р2 до глубины 200 м оцениваются в 2000 т. Обращают на себя внимание высокие (до 300 г/т) содержания в жилах серебра. На южном фланге месторождения жильные зоны окварцевания с пиритом нескольких генераций локализуются среди черносланцевых образований куяганской свиты, где определены содержания золота от 0,9 до 3,5 г/т [5, 6]. Эти зоны необходимо проследить в южном направлении и детально опробовать на золото.

Осокинское месторождение находится в эндоконтактовой зоне Осокинского гранитного массива среди грейзенизированных гранитов белокурихинского комплекса. Месторождение вытянуто в субширотном направлении на 2,5 км при ширине 0,5 км. При переходе вольфрамит-кварцевых жил из гранитов в сланцевую кровлю и скарнированные известняки девона жилы ветвятся и выклиниваются. Главными рудными минералами являются вольфрамит и висмутин, образующие крупные кристаллы (до 10-12 см) и гнезда (до 20×30 см), неравномерно распределенные в кварцевых жилах; подчиненное значение имеют пирит, висмутин, молибденит, шеелит, отмечается дымчатый горный хрусталь (до 3 см в длину). Впервые нами обнаружен в дымчатом кварце торит, образующий зёрна размерами от 0,5 до 1,6 мм. оранжевого цвета. Он ассоциирует с мелкими выделениями торбернита. По содержаниям редкоземельных элементов торит может быть отнесён к разновидности иттрий-торита. В дымчатом кварце с торитом и торбернитом содержания уран достигают 0,2 %. Зальбанды кварцевых жил грейзенизированы (до 40 см), содержат молибденит (Mo – до 0,026 %). Наибольший интерес представляют 6 жил со средними содержаниями ( %): WO3 – 0,2-1; Bi – 0,02-0,12; Mo – до 0,16. Запасы WO3 составляют (т): балансовые категории В – 14, С1 – 40, С2 – 3 при среднем содержании WO3 – 0,9 % и забалансовые – 150 т. при среднем содержании WO3 – 0,5 %. Прогнозные ресурсы категории P2 оцениваются в 2,8 тыс. т. WO3 и 0,1 тыс. т. Mo.

Щемиловское проявление приурочено к кровле Осокинского гранитного массива, сложенной вулканогенно-осадочными и карбонатными образованиями девона и прорванной дайкообразными апофизами гранитов. Контакты пологие (около 20 ° к югу). Вмещающие породы интенсивно ороговикованы, скарнированы, грейзенизированы, альбитизированы и эпидотизированы. Линейные и линзовидные тела везувиановых и гранат-везувиановых скарнов развиты на площади 0,9×0,4 км; мощность скарновых тел до 60 м, падение их юго-восточное под 60–80 °. Шеелит образует мелкую вкрапленность, гнезда и тонкие прожилки в окварцованных скарнах, подчиненное значение имеют висмутин, молибденит, касситерит, пирит, апатит, флюорит. Установлена прямая зависимость между степенью окварцевания и содержанием шеелита в рудах. В скарнах выделено 11 рудных тел со средним содержанием WO3 0,1-1,12 %, мощностью 0,1-3,0 м и протяженностью 60-100 м. В рудах установлены повышенные содержания ( %): Li – до 0,1; Be – до 0,079; Bi – до 0,107; Sn, Nb – до 0,02; Mo, Zn – до 0,03; Cu – до 0,05; Au – до 0,2-1,0 г/т; Ag – до 400 г/т. Прогнозные ресурсы категории Р2 до глубины 200 м оцениваются в 1180 т WO3, бериллия – 155 т (при среднем содержании 0,01 %), лития – 1203 т (0,03 %). Прогнозные ресурсы WO3 всей скарновой зоны категории Р3 составляют 5900 т. Общие прогнозные ресурсы категории Р3 Осокинско-Батунковского рудного поля оценены в 52605 т WO3 и 1000 т бериллия. На площади Осокинско-Батунковского вольфрам-редкометального рудного поля установлены зоны грейзенизации мощностью до 300 м, вмещающие кварцевые жилы мощностью до 0,3 м с вкрапленностью молибденита, шеелита и висмутина, содержащие WO3 до 0,28 %, Mo – до 0,15 %, Bi – до 0,13 %, а также скарнированные породы с шеелитом и бисмутитом. Перспективность Осокинско-Батунковского вольфрам-редкометального рудного поля Белокурихинского рудного района подчеркивается наличием шлиховых ореолов шеелита в ассоциации с вольфрамитом, торитом, включающих геохимические аномалии по коренным и рыхлым породам вольфрама, молибдена, висмута, меди, золота, а также точечные аномалии молибдена с содержанием до 0,1 % и единичными пробами окварцованных сланцев с концентрациями золота от 0,9 до 3,5 г/т.

Химические составы минералов месторождений приведены в таблице. Характерной особенностью вольфрамитов Щемиловского месторождения являются высокие концентрации ниобий (4350-4500 г/т), тантала (405-415 г/т), скандия (657-759 г/т), превышающие ферсмы для вольфрамитов из грейзенов по [8]. Для мусковита этого же месторождения свойственны повышенные концентрации бериллия, ниобия цезия, тантала. Вольфрамит Осокинского месторождения характеризуется повышенными концентрациями не только скандия, превышающие ферсм этого элемента в вольфрамите, но и суммой редкоземельных элементов. Наибольшие суммарные концентрации РЗЭ отмечены в «льдистом» тёмно-сером кварце и иттрий-торите. Следует отметить, что наибольшие концентрации РЗЭ наблюдаются в минералах с высокой кислотностью (кварцу, вольфрамиту, ториту) по [7].

Обнаружение иттрий-торита и торбернита в кварце Осокинского месторождения предполагает участие в формировании руд и более поздних гидротермальных процессов, связанных с мел-эоценовой тектоно-термальной активизацией, генерировавшей урановое оруденение в этом районе. Возраст уранового оруденения Белокурихинского типа в Искровско-Белокурихинской зоне, расположенной севернее, по изотопно-свинцовым данным от 91 до 38 млн лет (т.е. от верхнего мела до эоцена), в среднем – 78 млн лет. Эта мантийная тектоно-термальная активизация связана с разломной тектоникой в области перехода от Бийско-Барнаульской впадины к горно-складчатому сооружению Алтая [3, 4], куда попадает и Осокинско-Батунковское рудное поле. В минералах проявлен тетрадный эффект фракционирования РЗЭ М- типа (граничное значение превышает 1,1) и варьирует в разных минералах от 1,13 до 1,45, обусловленный активностью фтор-комплексов в гидротермальных растворах. При этом происходят значительные изменения соотношений различных элементов (таблица).

Химический состав минералов Осокинско-Батунковского рудного поля (в г/т)

Примечание. Анализы выполнены в Лаборатории ОИГиМ СО РАН (г. Новосибирск) методом ICP-MS и в Лаборатории ВСЕГЕИ (г. Санкт-Петербург). ∑РЗЭ – сумма редкоземельных элементов. TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов, как среднее между первой и третьей тетрадами по [11]. Eu* = (SmN + GdN)/2. Значения РЗЭ нормированы относительно хондрита по [9]. Осокинское месторождение: 1 – флюорит, 5 – кварц льдистый, 6 – вольфрамит, 7 – торит; Щемиловское проявление: 2 – 3 – вольфрамит, 4 – мусковит, 8, 9 – везувиан.

Особенно заметно изменение соотношений Eu/Eu*. На диаграмме соотношений Eu/Eu* – ТЕ1,3 видно, что деплетирование европиевого соотношения происходит с увеличением величины ТЭФ РЗЭ (рис. 1).

Рис. 1. Диаграмма соотношений Eu/Eu* – ТЕ1,3 в минералах Осокинско-Батунковского рудного поля (составлена автором с учётом данных [12]). Минералы Осокинско-Батунковского рудного поля: Осокинское месторождение: 1 – флюорит, 5 – вольфрамит, 4 – кварц льдистый, 6 – торит; Щемиловское месторождение: 2 – вольфрамит, 3 – мусковит, 7 – везувиан

На пике тренда увеличения ТЭФ РЗЭ находятся минералы с наибольшей кислотностью – торит, вольфрамит, кварц.

Рис. 2. Диаграмма соотношений Zr/Hf – Y/Ho для минералов Осокинско-Батунковского рудного поля

На диаграмме соотношений Zr/Hf – Y/Ho фигуративные точки составов минералов не попадают в поле заряд-радиус-контролируемого поведения элементов (рис. 2).

Серым фоном на рисунке показано поле HARAC (CHArge-and-Radius-Controlled) по [10]. Остальные условные на рис. 1.

Заключение

Таким образом, впервые в рудах Осокинского месторождения обнаружен иттрий-торит, торбернит и высокие концентрации редких земель (особенно иттрия, гольмия, диспрозия, эрбия), урана, а в рудах Батунковского месторождения – промышленные содержания золота. В минералах руд Осокинского и Щемиловского месторождений в повышенных количествах содержатся также ниобий, тантал и скандий. В итоге можно выстроить следующую последовательность мультистадийного формирования оруденения в рудном поле: 1 – наиболее ранний этап связан с глубинным очагом, формировавшим высоко-калиевые адакитовые гранитоиды Макарьевского ареала позднего девона, обязанного формированию золотого оруденения; 2 – максимально-продуктивный редкометалльно-редкоземельный этап связан с очагом, генерировавшим лейкограниты Осокинского штока раннего триаса; 3 – заключительный этап фиксируется в рудах Осокинского месторождения, где присутствуют иттрий-торит и торбернит, формирование которых связано с тектоно-термальной мел-эоценовой мантийной активизацией территории.

В минералах рудного поля проявлен ТЭФ РЗЭ М- типа, максимальные значения которого свойственны условиям повышенной кислотности среды. Минералообразование протекало в условиях сильной трансформации соотношений элементов в гидротермальных растворах и не подчинения заряд-радиус-контролируемого поведения элементов.

Библиографическая ссылка