Геохимические и термодинамические модели жильного гидротермального рудообразования

2.2. Метод отдельных реакторов - два типа околорудных аргиллизитов

Иной подход к оценке составов исходных растворов применен в наших исследованиях двух типов аргиллизитов, которые удобно называть соответственно Si - типом и Al - типом [Барсуков, Борисов, 1987]. Проблема развития двух различных типов аргиллизитов (с мономинеральными кварцевыми или каолинитовыми и диаспоровыми тыловыми зонами) представляет значительный геохимический интерес.

Классической для аргиллизитов считается обычно колонка глинистого гидротермального изменения пород (чаще всего гранитоидов), тыловая зона которой имеет мономинеральный кварцевый состав или стремится к нему:

0) гранит, 1) Кв+ПШп+Мс, 2) Кв+Мс, 3) Кв+Кл, 4) Кв.

Зоны, промежуточные между неизмененным гранитом и кварц-каолинитовой, могут содержать и другие вторичные минералы (хлорит, карбонат и пр.), равным образом число этих промежуточных зон может быть и меньшим, и большим, но "общей наиболее характерной особенностью всех типов кислотного метасоматоза является единая направленность процесса, состоящая в выносе из породы всех оснований с образованием в конечном итоге тыловой зоны, сложенной только кремнеземом и глиноземом или даже одним кварцем" [Зарайский и др., 1981].

Но на очень многих месторождениях аргиллизация пород "останавливается" на образовании внутренней метасоматической зоны двуминерального кварц-каолинитового (кварц-диккитового) и даже более сложного состава. Не существует точных статистических данных о том, какой процент известных ныне аргиллизитов не имеет тыловых мономинеральных зон. По косвенным данным, такие аргиллизиты преобладают в природе. Во всяком случае подавляющее большинство примеров, рассмотренных в монографиях Ю.В.Казицына [1972а, б] и Г.Т.Волостных [1972], - это аргиллизиты с дву- и триминеральными парагенезисами внутренних зон метасоматических колонок.

Тем не менее хорошо известны месторождения, на которых в процессе околорудной аргиллизации вмещающих пород действительно возникали и мономинеральные тыловые метасоматические зоны. Лучше других изучены на таких месторождениях аргиллизиты с внутренней мономинерально-кварцевой зоной, т.е. аргиллизиты с той классической колонкой, что приводилась выше. Такие ореолы аргиллизации описаны Г.Т.Волостных на редкометальных месторождениях Верхне-Олекминского района. Ю.В.Казицын наблюдал аналогичные колонки аргиллизитов на Балейском золото-серебряном месторождении, на Солонечном, Калангуйском и других флюоритовых месторождениях Забайкалья, на одном из халцедон-настурановых месторождений, на месторождениях горного хрусталя в южной части Алданского щита и на ряде рудопроявлений Камчатки. Известны такие же колонки аргиллизации на урановых месторождениях типа "кремнистых рифов" в Бьютте (Монтана), уран-флюоритовом месторождении Мерисвейл (Юта) и нескольких других месторождениях США.

Гораздо меньше обращается внимание на то, что в геологической литературе описано немало примеров неустойчивости именно кварца во внутренних призальбандовых зонах околорудных аргиллизитов и развития, вслед за двуминеральной кварц-каолинитовой (кварц-диккитовой и подобной им) зоной колонки, тыловых зон, сложенных одним каолинитом (диккитом, галлуазитом) или даже одним из гидроксидов алюминия - диаспором, бемитом или байеритом.

Так на флюоритовом месторождении Олимпиада в Кличкинском районе Восточного Забайкалья [Щербань, 1975] фторсодержащие растворы формируют в граните ореол аргиллизации, в котором различаются две зоны: внешняя - мусковитизации и внутренняя - каолинитизации.

На одном из уран-молибденовых месторождений (Чаули, Узбекистан) [Барсуков, и др., 1972] описаны полосы аргиллизации липарита (и альбитизированного липарита) около настуран-содержащих жил. В этих полосах отчетливо различаются две зоны: узкая (1-3 см шири- ной) внешняя серо-зеленая зона хлоритизации-карбонатизации пород и широкая тыловая, обычно белая, зона каолинитизации-монтмориллонитизации мощностью в первые дециметры. Во внешней зоне (кроме типоморфных для нее новообразований - хлорита и карбоната) всегда присутствуют много реликтов породообразующих минералов и такие вторичные минералы, как серицит, окислы железа, сульфиды, настуран и коффинит. Много реликтового материала остается и в каолинит-монтмориллонитовой зоне. Отмечено, что самые внутренние, призальбандовые части "глинистой" зоны, особенно на нижних горизонтах месторождения, практически не содержат кварца, ширина зоны полного растворения кварца постепенно уменьшается снизу вверх от 10-15 см на палеоглубинах 1150-1050 м до 1 см и менее на палеоглубинах 900 м и выше [Барсуков, и др., 1972].

На другом месторождении, где настуран и коффинит ассоциируют с флюоритом и глинистыми минералами, Г.А.Тананаева [1967] показала, что около рудных жил в ореолах аргиллизации гранит-порфиров происходит уменьшение, от внешних зон ореолов к внутренним, отношения SiO₂/Al₂O₃ с 5.04 до 4.74. Но рудные жилы и прожилки, по наблюдениям Г.А.Тананаевой и З.М.Моториной, формировались на месторождении в сколовых трещинах, изначально заполненных брекчированным материалом вмещающих пород. Настуран, коффинит и парагенные им минералы отлагались в сколах, метасоматически замещая тонкоистертый алюмосиликатный цемент брекчий. Поэтому конечными продуктами изменения гранит-порфира в рудную стадию гидротермального процесса являются здесь парагенезисы, образовавшиеся в сколах (в жилах и прожилках) за счет дробленого материала пород, в частности галлуазитовые агрегаты и байерит.

Аналогичная картина наблюдается на ряде ртутных месторождений, среди которых В.П.Федорчук отдельно выделяет "диккитовую (или киноварно-диккитовую) рудную формацию", указывая, что на объектах ее "в ряде случаев диккит (или каолинит) является практически единственным жильным минералом" [Федорчук, 1969], образующимся путем метасоматического замещения перетертого цемента брекчиевых зон в сланцах, песчаниках или кислых эффузивах. На киноварном месторождении Чемпура (Камчатка) тыловая зона околорудной аргиллизации средних эффузивов - диоритовых порфиритов - тоже имеет каолинитовый состав. Для Центрально-Камчатской рудной провинции в целом М.М.Василевский [1973] описал несколько типов колонок аргиллизации эффузивов, в том числе колонки так называемого озерновского типа с зональностью: 0) андезит, 1) зона хлоритизации-карбонатизации, 2) зона серицитизации (гидрослюдизации), 3) диаспоровая зона.

Таким образом, анализ данных о строении природных колонок аргиллизации приводит нас к двум выводам.

Во-первых, изменение пород при средне- и низкотемпературной околорудной аргиллизации далеко не всегда приводит к появлению ти-пичных для метасоматоза конечных продуктов - мономинеральных тыло-вых зон, а "тормозится" на формировании, по меньшей мере, двуминерального (каолинит+кварц), а нередко и более сложных парагенезисов.

Во-вторых, если процесс аргиллизации не останавливается на образовании кварц-каолинитового парагенезиса, то дальнейшее развитие его может идти двумя разными путями: в одном случае - при сохранении в тыловой зоне кварца и практически полном растворении глинозема, в другом, наоборот, при сохранении в тыловой зоне глинозема и растворении кварца, а нередко и кремнезема в целом. В соответствии с этим, в природе можно выделять два типа околорудных гидротермальных аргиллизитов, которые удобно называть соответственно Si-типом и Al-типом.

Разное поведение Si и Al в тыловых зонах природных аргиллизитов замечалось и ранее. О причинах этого высказаны разные предположения. Ю.В. Казицын полагал, что дело здесь объясняется концентрацией СО₂ в растворе [Казицын, 1972 а]. Исследователи фумарольных аргиллизитов [Меняйлов, Никитина, 1969] считают, что причиной разного поведения Si и А1 служит не концентрация, а состав газов фумарол и их конденсатов: Si-тип глинистых ореолов образуют, по их мнению, сернокислые фумаролы и растворы, а Al-тип возникает под воздействием на породу галоидных газовых струй и их конденсатов.

Исследования В.А.Покровского и И.П.Иванова [1982] и И.П. Иванова [1984] по растворимости каолинита при 25^oС показали более реальный и строгий аспект обсуждаемой проблемы - различия поведения Si и Аl в аргиллизитах. Образование кварца или диаспора за счет каолинита может быть следствием инконгруэнтного растворения последнего и может зависеть от рН действующего на каолинит раствора.

Нами рассмотрено поведение Si и Al в процессах образования околорудных аргиллизитов по гранитоидным породам при температуре 150^oС - одной из наиболее реальных для таких процессов. Для этого необходимо было построить на ЭВМ термодинамические модели колонок аргиллизации Si- и Al-типов и определить пределы колебания валовых концентраций главных компонентов хлоридно-углекислых гидротермальных растворов, формирующих колонки того и другого типа; проанализировать формы нахождения Si и Al в растворах, равновесных с тыловыми зонами аргиллизитов обоих типов; обсудить другие возможные варианты зональности ореолов кислотного выщелачивания гранитоидных пород.