Главная – Журналы – Геология и геофизика 2024 номер 3

21-25 ноября 2022 г. Институт геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской академии наук организовал и провел юбилейную Всероссийскую конференцию, посвященную 65-летию со дня своего основания и 105-летию со дня рождения его директора академика Льва Владимировича Таусона, руководившего институтом в период с 1961 по 1989 гг. На конференции были представлены результаты исследований, которые связаны с широким кругом вопросов современной геохимии, включая следующие направления: «Изотопно-геохимические исследования магматических, метаморфических и осадочных комплексов пород различных геодинамических обстановок»; «Геохимические исследования рудно-магматических систем и современные методы поисков и прогнозирования месторождений полезных ископаемых»; «Геохимия окружающей среды, геоэкология и палеоклимат»; «Экспериментальное и физико-химическое моделирование природных и техногенных процессов, физическое материаловедение»; «Современные аналитические методы исследований и информационные технологии в науках о Земле». В вводной статье показана неразрывная связь творческого пути Льва Владимировича с развитием Института геохимии СО РАН и приведен обзор материалов, представленных на конференции и затрагивющих ряд проблем формирования геологических комплексов разной природы, включая оценку источников вещества, геодинамических условий их проявления и характеристику рудообразующих процессов.

Геологические сведения и петрогеохимические характеристики магматитов курунгского комплекса Кеткапско-Юнской магматической провинции Алданского щита в совокупности с опубликованными ранее данными изотопной геохронологии и геохимии свидетельствуют о формировании его в позднем мелу в обстановке (завершающей фазы) окраинно-континентального рифтогенеза. Как и предшествующий ему позднеюрско-раннемеловой полиформационный вулканоплутонизм Алданского щита, позднемеловой щелочной магматизм Кеткапско-Юнской провинции связан с процессами тектономагматической активизации, которые проявились главным образом в виде окраинно-континентального рифтинга, сопряженного с коренной структурной перестройкой юго-западного, южного и юго-восточного обрамления Сибирской платформы, обусловленной обстановкой скольжения литосферных плит. Как вытекает из результатов петрогеохимического изучения магматитов комплекса, разноосновные группы пород в его пределах не связаны между собой отношениями фракционной или иного типа дифференциации, а являются, вероятно, производными флюидно-синтексического взаимодействия мантийного щелочно-базитового расплава и кислых коровых выплавок. Образование щелочно-базитовых материнских расплавов происходило при парциальном плавлении обогащенной в разной степени мантии, широко распространенной под Алданским щитом и варьирующей по составу от обогащенной BSE до близкой к EM-I. Зарождение столь глубинных областей плавления было связано с присдвиговым рифтингом, обусловленным существованием обстановки скольжения литосферных плит. Образование щелочно-салических магм курунгского комплекса увязывается с масштабным избирательным усвоением корового материала высокотемпературными флюидизированными мантийными магмами в процессе их подъема к поверхности, возможно, в результате флюидного синтексиса щелочно-базитовых мантийных магм и образовавшихся под их влиянием коровых выплавок.

Впервые получены петрогеохимические, изотопные (Sm-Nd) и геохронологические U-Th-Pb (LA-ICP-MS по детритовым цирконам) характеристики терригенных пород из мощной толщи в южной части Сангиленского блока, входящего в состав Центрально-Азиатского складчатого пояса (ЦАСП). Установлено, что они фациально неоднородны: в субширотном направлении с запада на восток наблюдается переход от граувакковых песчаников с примесью пирокластики к существенно более кремнекислым литоидным аренитам. Геохронологические данные по детритовым цирконам из преобладающих граувакковых песчаников позволяют выделить следующие интервалы конкордантных оценок их возраста (млн лет): 787-907, 1873-2236, 2613-2725 и 2902-2977. С учетом максимального из установленного на сегодняшний день раннекембрийского (520 млн лет) возраста прорывающих их магматических пород возможный период накопления терригенных толщ южной части Сангиленского блока оценивается значительным интервалом 520-790 млн лет. На основании анализа полученных геохимических, изотопных (Sm-Nd) и геохронологических (U-Th-Pb) данных вероятными источниками сноса для терригенных отложений южной полосы (ЮП) являлись неопротерозойские и раннедокембрийские островодужные и окраинно-континентальные комплексы. Их относительные пропорции в составе осадков, по-видимому, изменялись с удалением от бассейна седиментации (в современных координатах с запада на восток): снижалась доля ранненеопротерозойских ювенильных пород и возрастала доля раннедокембрийских метаморфических комплексов. Обнаружение в терригенных породах Сангиленского блока детритовых цирконов палеопротерозойского и мезоархейского возраста, поставщиками которых не могли быть известные комплексы композитного докембрийского фундамента Тувино-Монгольского микроконтинента, позволяет рассматривать в качестве их источников другие кратонные блоки ЦАСП

Исследованы первичные расплавные, газовые и флюидные включения в кварце и делиите кальцит-кварцевых карбонатитоидов (торголитов) Мурунского массива. В первичных расплавных и флюидных включениях установлено присутствие CO₂, N₂, CH₄, C₂H₆, C₃H₈, H₂ и H₂S, а также сульфатов и гидрокарбонатов в качестве твердых дочерних фаз. Растворы включений содержат HS^- и хлориды. Кроме того, в составе включений присутствуют неупорядоченный углерод и битум. Cделан вывод, что магматическая флюидная фаза, находившаяся в равновесии с кварцем, характеризовалась преимущественно H₂O-CO₂-H₂S составом и восстановленным состоянием. Это объясняет появление сульфидов на магматической стадии кристаллизации кальцит-кварцевых карбонатитоидов Мурунского массива. Обосновано предположение, что сульфаты, углеводороды и H₂, обнаруженные в составе включений, образуются при понижении температуры в результате смещения окислительно-восстановительного равновесия.

Установлена разнонаправленная динамика изменения химического состава воды единственного стока о. Байкал - р. Ангара. Выявлен циклично-волновой характер изменения межгодового химического состава байкальской воды, что свидетельствует о наличии эффекта долговременной памяти в химических временных рядах элементов. Проявлены положительные и отрицательные температурные и химические тренды состояния воды истока Ангары, обусловленные изменением климата, влиянием приуроченности Байкала к рифтовой зоне, составом вмещающих пород. Показано, что текущие значения контролируемых элементов в воде истока Ангары зависят и от их прошлых значений, но могут резко изменяться при катастрофических нарушениях окружающей среды за счет природных и антропогенных катаклизмов (пожары, засуха, наводнения, землетрясения и др.). Прослежена связь между повышенными значениями урана в воде с сейсмическим процессом в районе озера Байкал. Полученные данные основаны на многолетних (1950-2021 гг.) мониторинговых исследованиях химического состава воды сопряженных компонентов Байкальской экосистемы (вода Байкала, притоки, исток Ангары).

Понимание главных событий платинометалльного рудообразования невозможно без анализа источников и поведения главных рудообразующих компонентов, а именно платины, осмия, серы и меди, являющихся важными индикаторами магматических и гидротермальных процессов. В отличие от Re-Os изотопной системы, изотопные системы Pt-Os, меди и серы платинометалльных месторождений до сих пор остаются слабоизученными. Выполненное нами комплексное исследование направлено на частичное восполнение данного пробела. В статье представлен обширный набор данных, включая: 1) содержания сильносидерофильных элементов (ССЭ) в породах и минералах платиновой группы (МПГ), 2) Re-Os и Pt-Os изотопные вариации в хромитите, Os-Ir сплавах и Ru-Os сульфидах, 3) изотопный состав серы Ru-Os и Ir-Rh сульфидов в составе первичных и вторичных минеральных ассоциаций МПГ, 4) изотопный состав меди Pt-Fe минералов из хромититов и россыпных месторождений Гулинского массива ультраосновных и щелочных пород с карбонатитами в Полярной Сибири и зональных Нижнетагильского и Светлоборского клинопироксенит-дунитовых массивов на Среднем Урале. При проведении исследований были использованы сканирующая электронная микроскопия, рентгеноспектральный микроанализ и прецизионные изотопно-геохимические методы анализа. Высокоточные Re-Os и Pt-Os изотопные данные свидетельствуют, что содержания ССЭ в хромититах и МПГ Гулинского массива в значительной степени контролировались составом мантийного источника, который эволюционировал с околохондритовыми интегрированными по времени Re/Os и Pt/Os отношениями, характерными также для источников большинства коматиитов и абиссальных перидотитов. Значения δ⁶⁵Cu для изученных образцов железистой платины и изоферроплатины в пределах погрешности неотличимы друг от друга и характеризуются изотопными составами меди, близкими к 0 ‰, что типично для высокотемпературных Cu-содержащих минералов. Особенности изотопного состава серы Ir-Rh сульфидов ряда кашинит-боуит и Ru-Os сульфидов ряда лаурит-эрликманит в составе первичных ассоциаций МПГ свидетельствуют в пользу ее источника с хондритовым изотопным составом, что находится в согласии с данными по изотопному составу осмия для Ru-Os сульфидов и Os-Ir сплавов. Изотопно-тяжелый состав серы (δ³⁴S = 5.6 ± 1.5 ‰) As-содержащего эрликманита согласуется с его вторичным происхождением. Выявленные особенности изотопного состава осмия, платины, меди и серы могут быть использованы в качестве новых дополнительных параметров, характеризующих условия образования платиноидной минерализации.

Приведены результаты исследований микроформ самородного золота и его сплавов в магматических породах, в разной степени измененных наложенными процессами. Обсуждаются характеристики состава и состояния как глубинных магматических золотосодержащих сплавов, так и продуктов их трансформации в условиях верхних горизонтов земной коры. Золотосодержащие адакиты и анкарамиты Камчатки, базит-ультрабазиты массива Ильдеус и адакиты Становой складчатой области, дациты Боливийских Анд образовались непосредственно при плавлении надсубдукционного мантийного клина или погружающейся океанической коры. В деплетированных перидотитах Авачинского вулкана на Камчатке, надсубдукционных офиолитах Полярного Урала, Восточного Саяна и Бетско-Рифейского пояса Западного Средиземноморья золотосодержащее мантийное вещество подверглось глубинному воздействию высокотемпературных расплавов и флюидов субдукционного происхождения. Вулканиты, связанные с железомарганцевыми месторождениями Малого Хингана и месторождением Золотая Гора на Южном Урале, а также ультрамафиты Тарагайского массива в Южном Хингане обнаруживают субдукционные геохимические характеристики. Золотосодержащие трахиты Аппалач (Вирджиния, США) представляют собой кислые дифференциаты внутриплитных магм. Предполагается, что одной из основных форм транспорта золота в верхние горизонты земной коры являются частички состава Cu-Ag-Au, выделяющиеся из обогащенного халькофильными и сидерофильными элементами силикатного расплава, образовавшегося в результате плавления мантийных источников, в той или иной степени претерпевших воздействие субдукционных процессов. Магматические породы с такими частичками могут быть как самостоятельными источниками благородных металлов, так и служить прекурсорами для образования самородного золота эпитермальных и мезотермальных месторождений. Присутствие магматического золота в субдукционных изверженных и подвергшихся воздействию субдукционных расплавов и флюидов реститовых мантийных породах может свидетельствовать о существовании обогащенного золотом горизонта, глубина залегания которого сопоставима с глубиной образования первичных субдукционных и некоторых внутриплитных магм.

Среднее по запасам золота месторождение Угахан, расположенное в пределах крупнейшей в России Ленской золоторудной провинции, принадлежит к группе месторождений «сухоложского» генетического типа. Представлены результаты петрографического, минералогического и изотопно-геохимического изучения золоторудной минерализации месторождения. Разработана схема последовательности минералообразования на месторождении, которая включает пять стадий: 1) в течение ранней (синдиагенетической) стадии происходило образование фрамбоидного пирита-1, обогащенного Au, Ni, Co, As; 2) на стадии катагенетического преобразования рудоносных осадков происходила перекристаллизация раннего пирита-1 и кристаллизация пирита-2, также обладающего повышенными содержаниями Au, Ni, Co, As; 3) формирование в рудах пирротина происходило на стадии прогрессивного метаморфизма из водно-углекислого флюида с повышенным содержанием H₂S; 4) собственно рудная стадия, представленная на месторождении минеральной ассоциацией пирит-3, галенит, сфалерит, халькопирит, самородное золото, коррелирует с развитием в регионе регрессивного метаморфизма; 5) кристаллизация пострудного идиоморфного крупного пирита-4. Комплекс геохимических и изотопных (δ³⁴S и Pb-Pb) данных позволяет исключить привнос минералообразующих компонентов при гидротермально-метасоматическом преобразовании рудовмещающих пород из дополнительного (внешнего) источника. Значения δ³⁴S, варьирующие для ранних морфотипов пирита в рудах месторождения в относительно узких диапазонах от +5.7 до +9.1 ‰, близки к величинам δ³⁴S (+4.2… +16.4 ‰) безрудных пород бужуихтинской свиты. Pb-Pb изотопные характеристики, а также установленные закономерности в вариациях изотопного состава Pb для золоторудной минерализации указывают на преимущественное поступление элемента из неопротерозойских метаосадочных толщ. Минералогические и геохимические особенности месторождения Угахан согласуются с представлениями о метаморфогенном происхождении золоторудных месторождений «сухоложского» типа, что подтверждает перспективность пород бужуихтинской свиты на обнаружение новых золоторудных объектов в регионе.

Приведены результаты изучения условий образования руд малоизученного Алгоминского рудного узла (месторождение Бодороно и рудопроявление Дывок), расположенного на сочленении Алданского щита и Становой области. Установлено, что в рудах месторождения Бодороно присутствуют минералы Bi и Se (висмутин, лиллианит, самородный висмут, теллуровисмутит, тетрадимит, хедлейит, пильзенит и лайтакарит). Выделены две последовательные продуктивные стадии минералообразования: Au-полиметаллическая и Au-Bi-Te. Эти минералы являются продуктами эволюции гидротермальной системы, в ходе которой происходило постепенное снижение температур (от 300 до 145 °С) и солености (от 5 до 1.9 мас. % NaCl-экв.) флюида. Пробность самородного золота постепенно увеличивается от ранних стадий (~840 ‰) к поздним (~940 ‰), и происходит смена от простых сульфидов до сульфосолей. Установлено изменение состава газовой фазы флюидных включений от CH₄-CO₂ до преимущественно CO₂ с примесью N₂ и CH₄ по мере развития рудной системы. Результаты ⁴⁰Ar/³⁹Ar датирования предрудных метасоматитов свидетельствуют о развитии рудообразующих процессов на месторождении Бодороно около 150 ± 1.8 млн лет назад. Анализ изотопного состава свинца в галенитах говорит о доминирующей роли древнекорового источника рудного вещества. Рассчитанный состав изотопов кислорода δ¹⁸O_Н2О в рудоносных кварцах варьирует от 1.0 до 7.3 ‰, что соответствует водному флюиду смешанного источника. Рудопроявление Дывок отличается от месторождения Бодороно по минеральному составу руд и по физико-химическим параметрам рудообразования. На рудопроявлении выделены четыре минеральные стадии: золото-арсенопирит-пирит-кварцевая, пирит-халькопирит-сфалеритовая, кварц-буланжеритовая и теллуридная. Последняя представлена гесситом, алтаитом, волынскитом, меренскиитом, мелонитом и раклиджитом. Золотоносное оруденение формировалось из флюида с умеренно концентрированной соленостью (0.9-9.2 мас. % NaCl-экв.) при среднетемпературных условиях (310-360 °C) с преобладающим присутствием СО₂ и примесью СН₄ в газовой фазе. Рассчитано, что величины δ³⁴S и δ¹⁸O изменялись от 2.2 до 3.0 ‰ и от 0.6 до 12.0 соответственно. Возраст золотого оруденения (⁴⁰Ar/³⁹Ar) составляет 124.0 ± 1.5 млн лет, что соответствует этапу тектономагматической активизации Алданского щита.