ИСТИНА

Целью работы является развитие теории гидротермального рудообразования на основе совершенствования геохимических исследований, методов и программного обеспечения равновесно-динамического моделирования природных процессов на ЭВМ. Задачи исследования направлены на реконструкцию условий формирования жильных гидротермальных месторождений (источники рудных компонентов и флюида; физико-химические параметры; причины и механизмы концентрирования и разделения элементов; эволюция рудообразующих систем). Эталонные объекты - жильные полиметаллические месторождения Садонского рудного района (Северная Осетия, Россия). Вероятным источником рудных компонентов гидротермальных Pb-Zn месторождений Садонского района являлись палеозойские граниты (PZ3), которые вмещают основную часть рудных жил. Впервые такой вывод был сделан в работе А.И. Тугаринова с коллегами [4] на основании тождественности изотопного состава Pb в галенитах из 11 месторождений Осетии и в калиевых полевых шпатах магматических и метаморфических пород района. Отсюда следовал вывод, что «непосредственным источником свинца месторождений послужили палеозойские гранитоиды», а «процесс извлечения свинца связан с метасоматической переработкой полевошпатовой части гранитоидов» в предкелловейское время (J2). Наши данные по РЗЭ в рудных жилах месторождения Джими [2-3] показывают, что источником рудных компонентов могут быть также кристаллические сланцы буронской свиты (PR3-PZ1). Докембрийские метаморфиты являются специфической рудовмещающей средой только для месторождения Джими, где палеозойские граниты (PZ3) подстилают данные породы, контактируя с ними по пологим тектоническим нарушениям. Вероятно, что источник рудного вещества на Джими является комбинированным и включает породы субстрата в различных пропорциях, а их соотношение можно установить по специфическим характеристикам спектров РЗЭ в рудных жилах. Эти данные послужили основой для развития методик термодинамического моделирования. Ранее [2] были исследованы два варианта моделей с комбинированными источниками рудных компонентов: последовательные реакторы - исходный безрудный раствор взаимодействует с первой породой, равновесный раствор после этого реагирует со второй породой, а результирующий раствор поступает в область формирования жильного рудного тела; параллельные реакторы - смешение двух растворов из зон мобилизации с различными породами происходит в области формирования жилы. В моделях изменялись массы и последовательности пород, вступающих в реакцию с исходным раствором. Расчеты быди проведены при 420С и 1 кбар в области мобилизации. Из рудоносных флюидов сформированных при таких Т и Р в области мобилизации образуются модельные жилы с валовым содержанием сфалерита более 30% и локальными (в разрезе жилы) до 70% [1]. Установлено, что в системах с последовательностью «граниткристаллический сланец» в области формировании состава рудоносных растворов или при смешении растворов с преобладанием участия кристаллических сланцев над гранитом, а такие фиксируются для части рудных проб по РЗЭ [3], не удается получить характерных для реальных месторождений минеральных образований. В настоящем исследовании представлены результаты моделирования при смещении одной из зон мобилизации по восстанию модельной жилы – смещенные реакторы (пакет программ HCh, система H-O-K-Na-Ca-Mg-Al-Si-Fe-C-Cl-S-Zn-Pb-Cu). Структура модели: первая область мобилизации – гранит реагирует с безрудным раствором (1 m NaCl, 0.5 m H2CO3,1 кг H2O) при 420C и 1 кбар; вторая область мобилизации – кристаллический сланец реагирует с таким же раствором при 370C и 1 кбар (обе породы содержат одинаковые количества Zn, Pb, Cu и пирита); область жильного рудообразования – 31 реактор при понижении температуры от 400 до 100C при 1 кбар, но от 400 до 360C жила формируется раствором из первой зоны мобилизации, а при 350C смешиваются растворы из двух источников (один уже сформировал высокотемпературную часть жилы, а другой поступает из второй области мобилизации). Жилу формируют 40 последовательных волн рудоносных растворов. Отложение вещества в жиле описано слоевым механизмом [1]. Расчеты проведены для двух вариантов модели: 1) в первой области мобилизации - реакция с гранитом - отношение порода/вода (П/В) равно 10, во второй – реакция с кристаллическим сланцем - П/В=40; смешиваются одинаковые количества раствора; преобладание кристаллического сланца над гранитом (80% к 20%) обеспечивается разным количеством породы вступающей в реакцию с раствором; 2) в первой и второй областях мобилизации одинаковые отношения П/В=40; смешиваются разные количества раствора; преобладание кристаллического сланца над гранитом обеспечивается разным количеством растворов (20% к 80%, соответственно из первой и второй областей мобилизации). Различия в температурах, составах пород и П/В в первой и второй областях мобилизации определяют значительные отличия в концентрациях и во «времени» выщелачивания рудных компонентов, которые поступают в область жильного минералообразования. В обоих вариантах модели получено отложение пирротина в корневых (высокотемпературных) частях жилы, что является характерной чертой всех месторождений района (ранее [2] в системах с подобным преобладанием кристаллического сланца фиксировалось только образование пирита). Однако не удается получить области моносфалеритовых образований в жилах с содержаниями на уровне 60-70%, что получено для модельных жил сформированных рудоносными растворами при реакции только с гранитом. Максимальное содержание сфалерита в таких слоях не превышает 30 мас.%. Сравнение результатов моделирования с реальными пробами по разрезам через жилы Центральная, Основная, апофизе Восточной (рудная зона Бозанг, Джими), для которых были определены содержания РЗЭ (спектры 6 проб, описанных в [3], близки к кристаллическим сланцам по La/Yb и Eu/Eu*) показывает, что и в этих пробах максимальные содержания сфалерита находится на уровне меньше или несколько больше 30%. Таким образом, результаты по модели «смещенных реакторов» позволяют получить значительно лучшее согласие с природными данными, чем предшествующие модели с комбинированными источниками рудных компонентов. Работа выполнялась при финансовой поддержке РФФИ, грант №17-05-00244. Литература 1. Борисов М.В., Бычков Д.А., Шваров Ю.В. Геохимические структуры полиметаллических жил выполнения и параметры гидротермального рудообразования// Геохимия, 2006, №11, 1218-1239. 2. Борисов М.В. , Бычков Д.А., Волкова М.М. Роль взаимодействия порода-вода в формировании рудоносных растворов и процессах гидротермального рудообразования // Материалы II Всероссийской конференции «Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами», Владивосток, Изд. Дальнаука, 2015, 10-16. 3. Борисов М.В., Волкова М.М., Бычков Д.А. Оценка источника вещества полиметаллических жил Джимидонского месторождения (Северная Осетия, Россия) на основе распределения редкоземельных элементов в рудах и вмещающих породах // Геохимия, 2016, №4, 371-388. 4. Тугаринов А.И., Бибикова Е.В., Грачева Т.В. и др. Применение свинцово-изотопного метода исследования для решения вопросов о генезисе свинцовых месторождений Северо-Кавказской рудной провинции // Геохимия, 1975, № 8, 1156-1163.