Геологическое строение, минералого-геохимические особенности и условия образования Талганского колчеданного месторождения, Южный Урал

Условия образования месторождения.

Вышеизложенные результаты исследований, а также анализ литературных данных показывают, что Талганское месторождение обладает как сходными, так и отличительными чертами по сравнению с другими колчеданными месторождениями.

На Талганском месторождении нами установлены признаки подповерхностного (Doyle, Allen, 2003) формирования залежи: горизонт экранирующих пород, фрагменты вмещающих пород внутри рудных тел (в кровле), ореол метасоматически-измененных пород вокруг залежи и гидротермальные изменения в перекрывающих горизонтах. Роль экрана на некоторых участках месторождения мог выполнять субгоризонтальный карбонатный пласт или риолиты, обнаруженные в кровле рудного тела вдоль контакта известняков и сульфидных руд. Надрудные известняки служили самым протяженным по площади и мощности барьером для горячих металлоносных флюидов. Увеличение мощности залежи происходило за счет гидротермально-метасоматического замещения вмещающих кислых пород сульфидами со стороны лежачего бока. А также при высоком давлении рудообразующего флюида происходил подъем перекрывающих пород, и рост колчеданной залежи продолжался вверх и в сторону флангов с захватом рудной массой фрагментов вышележащих пород (Старостин, 1984, 1988; Старостин и др, 1979; Barriga, Fyre, 1988). Устанавливаются также и воронкоподобный ореол метасоматически-измененных пород, уходящий на глубину более 600м вдоль тектонического нарушения, и гидротермальные изменения в перекрывающих породах: сульфидная вкрапленность в надрудных риолитах, сульфидные прожилки и неравномерная гематитизация в известняках (аналогичная гематитизации подрудных метасоматитов).

Различные процессы рудоотложения, протекающие на ряде колчеданных месторождений и приводящие к формированию залежей с классической зональностью, на Талганском месторождении представлены не в полном объеме, т. е. гидротермальная система прекратила свое существование прежде, чем сформировались зональные рудные тела. Подобное раннее затухание рудообразущей системы предложено и для месторождений типа Куроко (Eldridge et al., 1983). Пиритовые, халькопирит-пиритовые и сфалерит-халькопирит-пиритовые руды встречаются как в подошве, так и в кровле рудных тел, серные вкрапленные руды обнаружены ближе к верхнему контакту рудного тела 1, а массивные полисульфидные руды обнаружены в подошве рудного тела 2.

Различные механизмы рудоотложения нашли свое отражение в текстурно-структурных особенностях минеральных агрегатов сульфидных руд месторождения. Установлено, что процесс колчеданного рудообразования был достаточно сложным, в рудах месторождения выявлены признаки как гидротермально-осадочных, так и гидротермально-метасоматических процессов. При изучении текстурно-структурных особенностей сульфидных руд месторождения не установлено крупных перерывов в минералообразовании, а также существенных метаморфических преобразований.

Отложение колчеданных руд началось с поступления гидротермального флюида, содержащего Fe и в очень небольших количествах Zn, о чем свидетельствуют редкие колломорфные выделения сфалерита. Произошло формирование существенно пиритовых руд с вкрапленной, прожилково-вкрапленной, гнездововкрапленной и колломорфной текстурами как на поверхности морского дна, так и в толще пород, насыщенных морской водой, смешение с которой горячего гидротермального флюида и приводило к осаждению сульфидов (Бортников, Лисицын, 1995; Eldrige et al., 1983). На флангах рудных тел формируются полосчатые пиритовые руды. В кровле залежи происходит образование гематит-кремнистого горизонта. Формирование подобных горизонтов может происходить как на самых ранних этапах формирования залежи, так и в процессе затухания рудообразующей системы при температурах < 200°С (Ohmoto et al., 1983). Далее ранние пиритовые руды были захоронены глинисто-кремнистыми осадками. Продолжение магматической активности выразилось во внедрении в слаболитифицированную толщу маломощных субвулканических тел риолитов.

Затем в рудообразующую систему стали поступать растворы, которые сформировали основную часть колчеданной залежи, сложенную сфалерит-халькопирит-пиритовыми с блеклыми рудами и галенитом массивными тонкозернистыми рудами уже исключительно под экранирующей поверхностью. Эти растворы лишь частично заместили пиритовые руды. Это подтверждается сохранностью колломорфных пиритовых образований среди массивных тонкозернистых полиметаллических руд. Также произошла частичная перекристаллизация колломорфного пирита I с повышенным содержанием As и Au, образование кристаллически-зернистого пирита II с меньшим содержанием As, и высвобождение самородного золота. После отложения основной массы руд поступление гидротермальных растворов продолжалось, но из них отлагался только халькопирит III и сфалерит II. Об этом свидетельствуют поздние преимущественно халькопиритовые и сфалерит-халькопиритовые прожилки в подошве и центральных частях рудных тел.

Исследование флюидных включений в минералах показало, что температура рудообразующих растворов изменялась от 110 до 375°С. На Талганском месторождении, как и на других месторождениях Узельгинского рудного поля, устанавливается латеральная палеотемпературная зональность: узкая крутопадающая зона высоких Т_гом (>300°С) и фланговые зоны низких Т_гом (< 200°С). Зона наиболее высоких Тгом пространственно совпадает с воронкообразным ореолом метасоматически-измененных пород. Максимальные Т_гом (370-375°С), установленные в зоне субвертикального тектонического нарушения, позволяют считать его флюидоподводящим каналом. В зонах залежи, где минералы отлагались в высокотемпературных условиях, выявлены максимальные мощности рудных тел и повышенные концентрации меди, цинка, золота, серебра.

Отложение сульфидных минералов на колчеданных месторождениях Верхнеуральского рудного района, по (Карпухина, Баранов, 1995), происходило из слабокислых хлоридных растворов, концентрация солей - 0.8-11.2 мас.%-экв. NaCl. Высокая соленость гидротермальных растворов может свидетельствовать в пользу участия в рудообразующем процессе магматического флюида.

О значительной роли магматического флюида можно сказать и на основании изучения стабильных изотопов серы, кислорода и углерода в минералах пород и руд. Для Талганского месторождения характерен узкий (нехарактерный для большинства колчеданных месторождений) интервал колебаний отношений изотопов серы от 0 до +3 . Добавление нескольких процентов морской воды к высокотемпературному минералообразующему флюиду сдвигает величину δ³⁴S_H2S в нем на 2-3 (Shanks, Seyfried, 1987). При величинах δ³⁴S сульфидов около 6,5 доля морского сульфата в растворе примерно равна концентрации сероводорода, при более низких значениях сероводород будет главным источником серы (Злотник-Хоткевич, 1986). Соотношение серы в сульфидах изученного месторождения практически соответствует магматической сере и не содержит заметной доли сульфатной серы. Таким образом, вероятнее всего сера поступала из магматического очага. Это также свидетельствует о том, что морская вода не вовлекалась в рудообразующую систему и образование рудных тел происходило под поверхностью морского дна.

Некоторый эндогенный гидротермальный вклад предполагается и при образовании карбонатной толщи, перекрывающей рудоносный комплекс Талганского месторождения. Это подтверждается тенденцией облегчения изотопного состава кислорода карбонатов (по сравнению с морскими карбонатами) к основанию известняковой пачки: от δ¹⁸О = +24.3 в кровле до δ¹⁸О = +20.4 в подошве надрудной толщи известняков. Начало накопления известняков, перекрывающих палеогидротермальное поле, отвечало повышенному привносу изотопно-легкого кислорода.

Таким образом, отложение основной массы полисульфидных руд Талганского колчеданного месторождения происходило под поверхностью дна палеоокеана. Функционирование рудообразующей системы было недолговечным - не произошло формирование зональных рудных тел. Главенствующая роль в минералообразовании принадлежала магматическому флюиду.