Условия образования и преобразования, особенности флюидного режима рудно-магматической системы Южно-Сарышаганской гранитной интрузии (Западное Прибалхашье)

Объект исследований. Впервые изучены минеральный состав, петро- и геохимические особенности, условия генерации и постмагматических изменений, флюидный режим (на основе анализа поведения F, Cl, S в апатитах), рудогенерирующий потенциал гранитоидов Южно-Сарышаганской интрузии (Западное Прибалхашье). Методы и материалы. Для получения результатов использованы рентгенофлуоресцентный, атомно-эмиссионный методы анализа пород (керн скважины) и микрозондовые (полированные шлифы) исследования состава минералов. Результаты. Установлено, что по составу породы отвечают умереннощелочным гранитам, формирование которых шло при давлении не более 2 кбар, Т = 670°С. Последующие метасоматические преобразования были среднетемпературными (313–350°С) полистадийными: филлитизация + хлоритизация. Железистый состав хлорита, приуроченность ореолов его развития к зонам трещиноватости указывают на локальный масштаб процесса. Рудная минерализация представлена большей частью халькопиритом, иногда содержащим золото. По облику и составу апатиты из гранитов можно разделить на две группы – магматогенные разности и продукты их преобразований. На диаграмме соотношений F–Cl–S бóльшая часть точек их составов лежит в полях пород, продуктивных на Cu-порфировое оруденение. Выводы. Минеральные парагенезисы, анализ поведения F, Cl, SO₃ в апатитах указывают на изменение состава флюидной фазы во времени в условиях открытой системы. Сера накапливается до максимального в апатитах (0.012 мас. % S) уровня синхронно с ростом количества хлора и падением содержания фтора. После достижения этого уровня (по сере) содержание Cl в апатитах снижается, а концентрация F – сильно растет; в результате поздние порции флюида обедняются F, обогащаются Cl, S; но в целом уровень содержания двух последних компонентов невысок по сравнению с таковым для богатых Cu- порфировых систем. Поскольку количество мобилизуемой меди зависит от содержаний во флюиде Cl и S и объема флюида (определяемого величиной самой интрузии, в нашем случае это малое тело), то прогнозируемые запасы меди на верхних горизонтах Южно-Сарышаганской интрузии невелики.

1. Бардина Н.Ю., Попов В.С. (1991) Систематика метасоматических горных пород и фаций метасоматизма малых глубин. Сов. геология, (6), 48-56.

2. Бахшалиев Т.В. (2016) Геологическая характеристика и проект геологоразведочных работ в пределах Бие-Бесобинской площади полиметаллических руд (Республика Казахстан). Бакалаврская работа. Томск: НИИ ТПУ, 113 с.

3. Валяшко В.М. (2009) Гидротермальные равновесия, явления расслаивания и гетерогенизации сверхкритических флюидов. Современные проблемы общей и неорганической химии. Сб. тр. 2-й Междунар. конф. М.: Изд-во ИОНХ РАН, 491-500.

4. Валяшко В.М., Урусова М.А. (2010) Гетерогенизация сверхкритических флюидов и нонвариантные критические равновесия в тройных смесях с одним летучим (на примере водно-солевых систем). Сверхкритические флюиды: теория и практика, (2), 28-44.

5. Геологическая карта Казахстана. (2004) М-б 1 : 1 000 000. Алматы: МПР и ООС РК.

6. Геологическая карта СССР. (1970) М-б 1 : 200 000. Сер. Прибалхашская. Л. L-34-XIV. М: МинГео СССР, Недра, 612 с.

7. Геологическая карта дочетвертичных образований. (1978) М-б 1 : 1 000 000. Л. L-(42), (43) Балхаш. М.: Аэрогеология.

8. Геологическое строение Казахстана. (2000) Алматы: МПР и ООС РК, 394 с.

9. Грабежев А.И., Белгородский Е.А. (1992) Продуктивные гранитоиды и метасоматиты медно-порфировых месторождений. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 199 c.

10. Грабежев А.И., Воронина Л.К. (2012) Сера в апатите из пород медно-порфировых систем Урала. Тр. ИГГ УрО РАН, вып. 159, 68-70.

11. Грабежев А.И., Шардакова Г.Ю., Ронкин Ю.Л. (2017) Систематика U–Pb возрастов цирконов из гранитоидов медно-порфировых месторождений Урала. Литосфера, (5), 113-126. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2017-17-5-113-126

12. Дегтярев К.Е. (2012) Тектоническая эволюция раннепалеозойских островодужых систем и формирование континентальной коры каледонид Казахстана. М.: ГЕОС, 289 с.

13. Звездов В.С. (2022) Модели меднопорфировых рудномагматических систем и месторождений для прогноза, поисков и оценки. Дис. ... докт. геол.-мин. наук. М.: ЦНИГРИ, 247 с.

14. Знаменский С.Е., Анкушева Н.Н., Артемьев Д.А. (2020) Условия образования, состав и источники рудообразующих флюидов золото-порфирового месторождения Большой Каран (Южный Урал). Литосфера, 20(3), 397-410. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2020-20-3-397-410

15. Изотов В.В., Скрипченко А.Ф., Земзюлин Д.П., Скляров Н.Д., Кудрявцев Ю.К., Мельник С.Ф., Семенюк Н.С. (1983) Отчет о детальных поисковых работах в пределах Западно-Балхашского синклинория за 1978–1983 гг. Джамантузская партия. Джезказганская обл. Караганда.

16. Коновалова Е.В., Прибавкин С.В., Замятин Д.А., Холоднов В.В. (2013) Элементы-минерализаторы (сера и галогены) в апатитах Шарташского массива и Березовского золоторудного месторождения. Литосфера, (6), 65-72.

17. Коровко А.В., Холоднов В.В., Прибавкин С.В., Коновалова Е.В., Михеева А.В. (2018) Галогены и сера в гидроксилсодержащих минералах Восточно-Верхотурского диорит-гранодиоритового массива с минерализацией в виде самородной меди (Средний Урал). Тр. ИГГ УрО РАН, вып. 165, 189-193.

18. Кривцов А.И. (1983) Геологические основы прогнозирования и поисков медно-порфировых месторождений. М.: Недра, 255 с.

19. Кривцов А.И., Звездов В.С., Минина О.В., Мигачев И.Ф. (2001) Медно-порфировые месторождения. Модели месторождений цветных и благородных металлов. М.: ЦНИГРИ, 232 с.

20. Лучицкая М.В. (2022) Адакитовый магматизм – состав, петрогенезис, геодинамическая обстановка и аспект применения термина “адакит”. Геотектоника, (4), 92-128. https://doi.org/10.31857/S0016853X22040051

21. Мазуров А.В. (2003) Геодинамические обстановки формирования металлогенических комплексов Казахстана. Дис. ... докт. геол.-мин. наук. Томск: ТПУ, 213 с.

22. Макат Д.К. (2017) Геодинамические и металлогенические закономерности развития медно-порфирового оруденения Центрального Казахстана с позиций современной изотопной геологии. Дис. ... докт. геол.мин. наук. Караганда: КГТУ, 98 с.

23. Полетаев А.И., Мельников Л.В., Нуртуганов П.М., Тимофеева С.Н. (1983) Отчет “Оценка перспектив Сарышаганского и Сокурского рудных узлов” за 1980– 1983 годы (заключительный). Алма-Ата, МинГео Кахахской ССР, КазИМС, 82 с.

24. Попов В.С. (1977) Геология и генезис меднои молибден-порфировых месторождений. М.: Наука, 203 с.

25. Прибавкин С.В., Коровко А.В., Шардакова Г.Ю., Антонишин А.В. (2020) Минералы меди зоны окисления Сu(Mo)-порфирового рудопроявления (Западное Прибалхашье, Центральный Казахстан). Минералогия, (3), 58-67. https://doi.org/10.35597/2313-545X-2020-6-1-5

26. Рафальский Р.П. (1993) Взаимодействие раствор–порода в гидротермальных условиях М.: Наука, 238 с.

27. Сазонов А.М. (2007) Петрография и петрология метаморфических и метасоматических пород. Красноярск: СФУ, 324 с.

28. Сазонов В.Н. (1975) Лиственитизация и оруденение. М.: Наука, 175 с.

29. Серавкин И.Б., Минибаева К.Р., Родичева З.И. (2011) Медно-порфировое оруденение Южного Урала (обзор). Геол. сборник, (9), 186-200.

30. Спиридонов Э.М. (1995) Инверсионная плутоногенная золото-кварцевая формация каледонид севера Центрального Казахстана. Геол. рудн. месторождений, 37(3), 179-207.

31. Ферштатер Г.Б. (1987) Петрология главных интрузивных ассоциаций. М.: Наука, 232 с.

32. Холоднов В.В., Бушляков И.Н. (2002) Галогены в эндогенном рудообразовании. Екатеринбург: УрО РАН, 394 с.

33. Холоднов В.В., Серавкин И.Б., Косарев А.М., Коновалова Е.В., Шагалов Е.С. (2016) Распределение галогенов и серы в апатитах медно-порфировых месторождений Южного Урала (новые данные). Минералогия, (1), 54-65.

34. Цаплин Г.В. (1956) Отчет Куланской геологоразведочной партии за 1955–1956 гг. Министерство геологии и охраны недр Казахской ССР, Южно-Казахстанское геологическое управление. 239 с.

35. Шардакова Г.Ю., Замятин Д.А. (2017) Поведение галогенов и серы в гидроксилсодержащих минералах из гранитоидов западного склона Ср. Урала как показатель потенциальной продуктивности рудно-магматических систем. Тр. ИГГ УрО РАН, вып. 164, 193-198.

36. Шардакова Г.Ю., Коровко А.В., Прибавкин С.В., Антонишин А.В., Бажиков М.Б. (2019) Специфика состава вмещающих пород и окисленных руд медно-порфирового рудопроявления Сарышаган (Западное Прибалхашье, Центральный Казахстан): первые данные. Тр. ИГГ УрО РАН, вып. 166, 152-157.

37. Шарпенок Л.В., Костин А.Е., Кухаренко Е.А. (2013) TASдиаграмма сумма щелочей–кремнезем для химической классификации и диагностики плутонических пород. Регион. геология и металлогения, (56), 40-50.

38. Шафигуллина Г.Т., Знаменский С.Е., Косарев А.М. (2020) Условия образования золото-порфирового оруденения месторождения Большой Каран (Южный Урал) по данным хлоритовой геотермометрии. Геол. вестн., (2), 45-53. https://doi.org/10.31084/2619-0087/2020-2-4

39. Bailey S.W. (1988) Chlorites: structures and crystal chemistry. Rev. Miner., 19, 347-403. Corpus ID: 133292286 Berger B.R., Mars J.C., Denning P.D., Phillips J.D., Hammarstrom J.M., Zientek M.L., Dicken C.L., Drew L.J. (2014) Porphyry copper assessment of western Central Asia. U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report, 2010-5090-N, 219 p. https://doi.org/10.3133/sir20105090N

40. Cathelineau M. (1988) Cation site occupancy in chlorites and illites as a function of temperature. Clay Miner., 23, 471-485.

41. Chiaradia M., Ulianov A., Kouzmanov K., Beate B. (2012) Why large porphyry Cu deposits like high Sr/Y magmas. Sci. Rep., (2), 685. https://doi.org/10.1038/srep00685

42. Condie K.C. (1973) Archean magmatism and crustal thickening. Geol. Soc. Amer. Bull., 84(9), 2981-2991.

43. Ding S., Dasgupta R. (2017) The fate of sulfide during decompression melting of peridotite–implications for sulfur inventory of the MORB-source depleted upper mantle. Earth Planet. Sci. Lett., 459, 183-195. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2016.11.020

44. Hattori K.H., Keith J.D. (2001) Contribution of mafic melt to porphyry copper mineralization: evidence from Mount Pinatubo, Philippines, and Bingham Canyon, Utah, USA. Miner. Depos., 36, 799-806. https://doi.org/10.1007/s001260100209

45. Heinhorst J., Lehmann B., Ermolov P., Serykh V., Zhurutin S. (2000) Paleozoic crustal growth and metallogeny of Central Asia: evidence from magmatic-hydrothermal ore systems of Central Kazakhstan. Tectonophysics, 328, 69-87. PII: S0040-1951(00)00178-5

46. Hey M.H. (1954) A new review of the chlorites. Miner. Mag., 224(XXX), 277-292.

47. Hollister V.F. (1975) An appraisal of the nature and source of porphyry copper deposits. Miner. Sci. Ing., 7(3), 225233.

48. Jowett E.C. (1991) Fitting iron and magnesium into the hydrothermal chlorite geothermometer. GAC/MAC/SEG Joint Annual Meeting: Program with Abstracts, 16, A62.

49. Kay S.M., Mpodozis C. (2001) Central Andean ore deposits linked to evolving shallow subduction systems and thickening crust. GSA Today, (11), 4-9. https://doi.org/10.1130/1052-5173(2001)011<0004:CAODLT>2.0.CO;2

50. Kranidiotis P., MacLean W.H. (1987) Systematics of chlorite alteration at the Phelps Dodge massive sulfi de deposit, Matagami, Quebec. Econ. Geol., 82, 1898-1911.

51. Lee C.-T.A., Luffi P., Chin E.J., Bouchet R., Dasgupta R., Morton D.M., Le Roux V., Yin Q.-z., Jin D. (2012) Copper systematics in arc magmas and implications for crust–mantle differentiation. science, 336, 64-68. https://doi.org/10.1126/science.1217313

52. Lee C.-T. A., Tang M. (2020) How to make porphyry copper deposits. Earth Planet. Sci. Lett., 529, 1-11. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2019.115868

53. Liu Y., Comodi P. (1993) Some aspects of the crystalchemistry of apatites. Miner. Mag., 57, 709-719.

54. Pearce J.A., Harris N.B.W., Tindle A.G. (1984) Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks. J. Petrol., 25, 956-983. Peng G., Luhr J.F., McGee J.J. (1997) Factors controlling sulfur concentrations in volcanic apatite. Amer. Miner., 82, 1210-1224.

55. Plotinskaya O., Grabezhev A., Tessalina S., Seltman R., Groznova E., Abramov S. (2017) Porphyry deposits of the Urals: geological framework and metallogeny. ore Geol. Rev., 85, 153-173. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2016.07.002

56. Richards J.P. (2009) Postsubduction porphyry Cu–Au and epithermal Au deposits: products of remelting of subduction-modified lithosphere. Geology, 37, 247-250. https://doi.org/10.1130/G25451A.1

57. Rielli A., Tomkins A.G., Nebel O., Raveggi M., Jeon H., Marti L., Avila J.N. (2018) Sulfur isotope and PGE systematics of metasomatised mantle wedge. Earth Planet. Sci. Lett., 497, 181-192. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2018.06.012

58. Seltmann R., Porter T.M. (2005) The porphyry Cu–Au– Mo deposits of Central Eurasia. 1. Tectonic, geologic and metallogenic setting, and significant deposits. Super porphyry copper & gold deposits: A global perspective. Adelaide, PGC Publishing, (2), 467-512.

59. Serukh V.I., Makat D.K (2017) About Geotectonic Position of Porphyry Copper Deposits in Central Kazakhstan. News of the National Academy of Sciences of The Republic of Kazakhstan, 3(423), 44-53.

60. Shen P., Pan H., Seitmuratova E., Yuan F., Jakupova S.A. (2015) Cambrian Intra-Oceanic Subduction System in the Bozshakol Area, Kazakhstan. Lithos, 224-225, 61-77. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2015.02.025

61. Sillitoe R.H. (2010) Porphyry copper systems. Econ. Geol., 105, 3-41. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.105.1.3

62. Sun W., Ling M., Yang X., Fan W., Ding X., Liang H. (2010) Ridge subduction and porphyry copper–gold mineralization: an overview. Sci. China Earth Sci., 53, 475-484. https://doi.org/10.1007/s11430-010-0024-0

63. Wilkinson J.J. (2013) Triggers for the formation of porphyry ore deposits in magmatic arcs. Nat. Geosci., 6, 917. Zane A., Weiss Z. (1998) A procedure for classifying rock forming chlorites based on microprobe data. Rend. Fis. Acc. Lincei, 9, 51-56.

64. Zang W., Fyfe W.S. (1995) Chloritization of the hydrothermally altered bedrocks at the Igarapu Bahia gold deposit, Carajs, Brazil. Miner. Dep., 30, 30-38.