Рудная минерализация и геохимические особенности гидротермальных полей Снейк Пит, Брокен Спур и Менез Гвен (САХ)

Глава 3. Минералогия гидротермальных полей Брокен Спур, Снейк Пит и Менез Гвен.

Главные сульфидные минералы, которые были определены во всех образцах из трех изученных гидротермальных полей, могут быть представлены в диаграмме Fe-Cu-S (Рис.2).

3.1. Гидротермальное поле Брокен Спур

Методом оптической микроскопии в отраженном свете с привлечением электронно-зондового микроанализатора в изготовленных полированных шлифах, аншлифах и монтированных препаратах нами установлены следующие минералы: дисульфиды (пирит, марказит), сульфиды цинка (сфалерит, вюртцит), кубанит, халькопирит, пирротин и фаза Cu₂Fe₃S₅. Дисульфиды железа широко распространены в образцах гидротермального поля Брокен Спур. Они представлены пиритом и марказитом, которые претерпевали перекристаллизацию. По данным ЭЗМА, дисульфиды железа содержат повышенную концентрацию Au, что представляет особый практический интерес с точки зрения прикладной геологии. Проявление ассоциаций элементов-примесей (As с Pb и другими) может указать на присутствие механических микровключений в изученных дисульфидах железа. Сульфиды цинка (сфалерит и вюртцит) также широко распространены в образцах гидротермального поля Брокен Спур. Диагностика вюртцита осуществлена методом СЭМ по его морфологическим особенностям. Содержание железа в сульфидах цинка достаточно высоко, что указывает на их высокотемпературное образование. Они характеризуются наличием многочисленных включений железо-медных сульфидов. В качестве элементов-примесей была установлена повышенная концентрация меди, что, вероятно, является следствием совместного роста сульфидов цинка с железо-медными сульфидами при высокой температуре. Установление некоторых ассоциаций элементов-примесей (As-Pb и As-Ag) и положительная корреляция их содержаний может указывать присутствие их собственных минеральных фаз. Пирротин, по сравнению с другими рудными минералами, имеет подчиненное распространение. Он в большинстве случаев подвергнут вторичному изменению. Часто пирротин находится в ассоциации со сфалеритом и железо-медными сульфидами. По нашим данным пирротин представляет собой высокотемпературный гексагональный полиморф. Fe-Cu-сульфиды представлены халькопиритом, кубанитом и халькопирротином. Халькопирит и кубанит достаточно широко распространены во всех образцах. Характерной чертой Брокен Спур является установленная нами метастабильная минеральная фаза Cu₂Fe₃S₅, которая является одной из модификаций халькопирротина. В большинстве случаев Fe-Cu-сульфиды оптически гомогенны и часто находятся в виде разнообразных включений в сфалерите. В некоторых образцах наблюдались структуры распада в халькопирите, а ламелли по составу отвечали халькопирротину. Причем в ламеллях распада мы наблюдали также миниламелли, что служит объяснением наблюдаемых вариаций состава халькопирротина и также указывает на многоэтапность процессов твердофазного превращения (Рис.3). Судя по проявлению структуры распада твердого раствора, мы предполагаем, что процесс последующего охлаждения происходил медленно, в итоге чего, возможно, также образуются халькопирит и кубанит. По данным ЛА-ИСП-МС также были установлены редко встречающиеся сульфиды, такие как борнит (Cu₅FeS₄), идаит (Cu₃FeS₄) и ковеллин (CuS). По составу и кубанит и халькопирит характеризуются повышенной концентрацией золота - среднее содержание Au до 0,86 и 0,78 мас.%, соответственно. Также в качестве элементов-примесей иногда присутствует цинк.

3.2. Гидротермальное поле Снейк Пит

Основными рудными минералами из образцов поля Снейк Пит являются дисульфиды железа (пирит и марказит), сульфиды цинка (вюртцит, сфалерит), пирротин, халькопирит, кубанит и халькопирротин( Здесь мы осознанно возвращаемся к ныне дискредитированному минеральному виду) (с общей формулой nCuFeS₂^.mFeS). Главными нерудными минералами являются ангидрит, опал, барит и гидроксиды железа. Дисульфиды железа широко распространены во всех образцах гидротермального поля Снейк Пит. Они представлены пиритом и марказитом, в которых широко развита перекристаллизация. По данным ЭЗМА дисульфиды железа содержат повышенные концентрации Au. Сульфиды цинка - вюртцит и сфалерит также широко распространенны во всех образцах. Вюртцит был идентифицирован методом СЭМ по своим морфологическим особенностям. Содержание железа в сульфидах цинка варьирует в большом диапазоне, и в целом достаточно высоко. Причем установлена химическая зональность содержания железа с уменьшением его концентрации от центра к периферии. Сульфиды цинка часто содержат разнообразные включения железо-медных сульфидов, чем объясняется повышенная концентрация меди в составе сульфидов цинка. Концентрация золота в сульфидах цинка практически везде была ниже предела обнаружения методом ЭЗМА. Пирротин очень мало распространен в образцах, причем большинство его зерен подвергнуто значительным вторичным изменениям, что привело к осложнениям при проведении ЭЗМА. Неизмененный пирротин высокожелезистый, и, возможно, это гексагональный полиморф высокотемпературного генезиса. Fe-Cu-сульфиды представлены халькопиритом, кубанитом и халькопирротином, при этом широко распространенными являются кубанит и халькопирротин. Нами установлены разнообразные минеральные фазы халькопирротина, в том числе и фаза Cu₂Fe₃S₅. В большинстве случаев Fe-Cu-сульфиды оптически гомогенны и часто находятся в виде разнообразных включений в сульфидах цинка; халькопирит, по сравнению с теоретическим составом, во многих случаях характеризуется преобладанием содержания железа. Концентрация золота в халькопирите может достигать 0,45 мас.%. В некоторых образцах наблюдались структуры распада в халькопирите с образованием многочисленных ламеллей, состав которых отвечает составам кубанита и халькопирротина. Причем в этих ламеллях наблюдались еще многочисленные мини-ламелли, что объясняет наблюдаемые вариации состава халькопирротина; кубанит и халькопирротин присутствуют как минимум в двух генерациях - собственные гидротермальные образования и вторичные твердофазные образования. В кубаните содержится значительное количества золота - среднее содержание его достигает 0,85 мас.%. Халькопирротин, по нашим данным, представлен несколькими модификациями с целочисленными коэффициентами. Их химический состав, в том числе железо и медь, варьирует в достаточно широком диапазоне. Средняя концентрация золота в халькопирротине составляет 0,53 мас.%.

3.3. Гидротермальное поле Менез Гвен

Все образцы из гидротермального поля Менез Гвен по генетическим особенностям можно разделить на два типа: гидротермальные постройки (ангидрито-баритовые трубки); подводные образования: гидротермально измененные базальты, рыхлый материал на вулканитах, гидротермальные плиты баритового состава с сульфидной вкрапленностью и собственно сульфидная руда. Причем иногда встречаются вулканокласты, содержащие обломки сульфидных руд. Сульфидные минералы встречаются главным образом во втором типе. Дисульфиды железа в образцах гидротермального поля Менез Гвен распространены в меньшей степени по сравнению с другими полями САХ с базальтовым основанием, что может быть связано с дефицитом железа в гидротермальном растворе [Леин и др.,2010]. Формы выделения дисульфидов железа представлены от колломорфной до идиоморфно-кристаллической - совместно с проявлением оптической неоднородности, такие структуры могут быть объяснены последующей (после их образования) перекристаллизацией дисульфидов железа. В составе дисульфидов железа наблюдается незначительный недостаток катионов железа, причем в образцах из гидротермальной плиты это проявлено более сильно. Концентрация золота, по данным ЭЗМА, достаточно высокая в дисульфидах железа, особенно из рудокластов. По данным ЛА-ИСП-МС в дисульфидах железа установлены некоторые ассоциации элементов-примесей, характерные для среднетемпературного образования. Сульфиды цинка являются маложелезистыми. Обилие Cd может говорить о существовании гексагональной полиморфной модификации ZnS - вюртцита, который, как правило, считается высокотемпературным. Присутствие идиоморфных выделений ZnS свидетельствует о его последующей перекристаллизации. Наличие микровключений Fe-Cu-сульфидов, скорее всего, связано как с близко-одновременной кристаллизацией сульфидов, так и с явлением распада моносульфидного твердого раствора. Повышенная концентрация золота в сфалерите встречается относительно редко. Характерно также повышенное содержание As в ассоциации с другими элементами-примесями, которые характерны для среднетемпературных гидротермальных растворов. Данные ЛА-ИСП-МС указывают на возможное существование микровключений Pb-Ag сульфосолей, что отличает его от сфалерита большинства гидротермальных построек САХ. Халькопирит встречается главным образом в срастании с другими сульфидными минералами. Реже он образует массивные агрегаты. Концентрация золота в халькопирите может достигать 1,9 мас.% (обр. 4582-6Б). Главным примесным элементом является мышьяк, концентрация которого может достигать 1,3 мас.% (обр.4582-6А). Методом ЛА-ИСП-МС установлен ряд "гидрогенных" примесных элементов, нетипичных для гидротермального процесса. В целом халькопирит поля Менез Гвен относительно обогащен элементами-примесями, характерными как для среднетемпературных гидротермальных минеральных ассоциаций (Co, Ni, Mn, Sb), так и для высокотемпературных (Cd, Se). Характер поведения Se и Ag указывает на возможное существование двух генетически разных типов халькопирита. Ковеллин выступает как вторичный минерал, развивающийся, главным образом, по халькопириту. Рудокласты, по-видимому, сложены обломками сульфидов разного генезиса (сульфидной постройки и гидротермально измененных базальтов), что и объясняет разнообразие их минерального состава. Сульфидную руду можно рассматривать как остатки бывшей сульфидной постройки (черного курильщика), сходной с другими, известными в районе САХ. Отличие состоит лишь в малой железистости. Сульфидсодержащие фрагменты гидротермальной плиты, как правило, являются продуктами гидротермальной деятельности последней стадии. Химические особенности минеральных составляющих всех типов руд приведены в табл.1.

Табл.1 Характеристика минерального состава трех типов рудопроявления (состав указан в мас.%, его максимум и средние содержание в скобках) (по данным ЭЗМА).
Минералы	Рудокласты	Сульфидная руда	Сульфид-содер. фраг. гидротер. плиты
FeS2	Feат.%/Sат.% = 0,50 - 0,51 Au = 1,45 (0,48) As = 0,06 (0,02)	Feат.%/Sат.% = 0,48 - 0,51 Au = 0,55 (0,14) As = 0,74 (0,20)	Feат.%/Sат.% = 0,47 - 0,51 Au = 1,11 (0,29) As = 0,99 (0,18)
(Zn,Fe)S	(Zn+Fe+Cu)ат.%/Sат.% = 0,92 - 0,99 Cu = 2,06 (0,51) Cd = 0,72 (0,48) As = 0,06 (0,02) Au = 0,00 (0,00)	(Zn+Fe+Cu)ат.%/Sат.% = 0,92 - 1,01 Cu = 0,79 (0,31) Cd = 1,73 (0,38) As = 1,01 (0,26) Au = 1,37 (0,09)	(Zn+Fe+Cu)ат.%/Sат.% = 0,92 - 0,96 Cu = 2,69 (1,01) Cd = 1,01 (0,37) As = 1,01 (0,26) Au = 0,09 (0,02)
CuFeS2	(Cu+Fe)ат.%/Sат.% = 0,91 - 0,96 Zn = 2,07 (0,84) As = 0,05 (0,02) Au = 0,73 (0,36)	(Cu+Fe)ат.%/Sат.% = 0,94 - 1,06 Zn = 1,65 (0,11) As = 1,29 (0,25) Au = 1,88 (0,35)	(Cu+Fe)ат.%/Sат.% = 0,87 - 0,99 Zn = 5,19 (0,59) As = 0,07 (0,02) Au = 1,31 (0,35)
CuS	есть	есть	Не обнаружен