ИСТИНА

Одним из источников металлов и сульфидной серы, который может полностью обеспечить процессы гидротермального рудообразования, являются породы вмещающие месторождения. Фоновые содержания рудообразующих компонентов в реальных породах могут отличаться от кларковых для данного типа пород как в сторону некоторого увеличения, так уменьшения [1]. В настоящей работе методами термодинамического моделирования на ЭВМ исследовано влияние различных фоновых содержаний сульфидной (пиритной) серы во вмещающих породах на эффективность процессов жильного полиметаллического рудообразования (пакет программ HCh [5, 6], система H-O-K-Na-Ca-Mg-Al-Si-Fe-C-Cl-S-Zn-Pb-Cu). Свинцово-цинковые месторождения Садонского рудного района (Северная Осетия, Россия) выбраны в качестве эталонных объектов. Вероятным источником рудных компонентов для этих месторождений являлись палеозойские граниты садонского типа [2-4], которые вмещают основную часть рудных тел района, сформированных в предкелловейское время средней юры. Структура моделей: область мобилизации – реакция гранита садонского типа, содержащего повышенные фоновые количества Zn, Pb и кларковые Cu, с 40 порциями безрудного раствора (1 m NaCl, 0.5 m H2CO3, 0.1 m HCl, 1 кг H2O) при 420°C и 1 кбар; область жильного рудообразования – 31 реактор при понижении температуры от 400 до 100°C с шагом 10°C при 1 кбар. Жилу формирует рудоносный раствор из области мобилизации (40 последовательных волн). Отложение вещества в жиле описано слоевым механизмом (из каждой порции раствора образуются минералы, кото¬рые не вступают в реакцию с последующими порциями раствора) [2]. Выполнены расчеты и исследованы область мобилизации и рудообразования для 6 стартовых точек, которые различаются только исходными содержаниями S(II) в граните: 0.02, 0.04, 0.05, 0.06, 0.08 и 0.1%. Сульфидная сера задается введением различных количеств пирита в неизмененный гранит. Содержание S=0.05% обычно принимается нами как фоновое во всех предшествующих моделях [2, 3]. На рис. 1 представлены графики изменения валовых содержаний сульфидов по восстанию модельной жилы на определенный момент времени (15 волна) при исходном содержании серы в граните равном 0.02 и 0.08% (на графиках не показан кварц, дополняющий общую сумму минералов до 100%). Отчетливо видно, что с ростом в граните содержания сульфидной серы в модельной жиле значительно увеличивается отложение пирита (до 64%), локализуется по восстанию жилы область отложения сфалерита (240-100°C вместо 350-100°C), область отложения пирротина смещается в высокотемпературный (нижний) интервал жилы. При содержании серы равном 0.02% сфалерит является преобладающим сульфидом на интервале от 250 до 100°C (максимальное количество достигается на 8 волне при 160°C и составляет 43%), а при 0.08% - только на интервале 140-100°C (максимум на 21 волне при 170°C составляет 27%). Аналогичная тенденция на уровне более низких количеств характерна и для галенита (от 9.7 до 8.5 %). Рис. 1. Валовые содержания минералов по восстанию жилы (от высоких температур к низким) на 15 волне для моделей с начальными условиями 420°С, 1 кбар и содержаниями S(II) в граните 0.02 и 0.08%. Минералы: Py - пирит, Po - пирротин, PbS - галенит, ZnS - сфалерит, Chc - халькозин, ChPy - халькопирит, Brn - борнит. На рис. 2 показано изменение общих количественных соотношений между сульфидами в зависимости от содержания серы в граните. На этом графике по оси ординат отложены мольные количества сульфидов, которые образовались в модельной жиле при всех температурах (от 400 до 100°С) из 40 порций (волн) рудоносного раствора из области мобилизации. Количество рудных сульфидов при этом изменяется незначительно: ZnS от 87 до 95% (отложение оценено относительно общего количества металла выщелоченного из области мобилизации), PbS от 72 до 75%, минералы меди – почти 100%. При этом количество пирита увеличивается более чем в 20 раз, а отложение пирротина проходит через максимум (при 0.05% серы). Рис. 2. Общая масса сульфидов, отложенных в модельной жиле по всем температурам (400-100°С) и волнам (0-40 волны), в зависимости от содержания S в исходном граните. Для всех моделей рудообразования определена эффективность отложения металлов и сульфидной серы в модельных жилах по интервалам температур (рис. 3). При низких содержаниях серы в граните (0.02%) максимальное отложение сульфидов железа в жиле приходится на интервал 200-150°С. При высоких содержаниях (0.08%) - на интервал 300-200°С. Большее суммарное отложение сфалерита и галенита на интервале температур от 250 до 150°С отмечается для систем с большим содержанием сульфидной серы во вмещающих породах. Рис. 3. Отложение Zn, Pb, Cu, S, Fe (мол.% от общего количества отложенного элемента) по интервалам температур по восстанию модельных жил. Выводы. 1) Уменьшение содержания сульфидной серы в гранитах ниже кларковых (0.04-0.05%) значений приводит к формированию за счет мобилизации из гранитов более богатых сфалеритовых руд, в которых количество сфалерита преобладает или сопоставимо с суммой пирита и пирротина. 2) Рост содержания сульфидной серы в граните приводит к резкому увеличению количества пирита в полиметаллических жилах и смещению области преимущественного отложения пирротина в область более высоких температур (нижние интервалы жил). Работа выполнена при поддержке РФФИ грант №08-05-00306. Литература: 1. Барсуков Викт.Л., Соколова Н.Т., Иваницкий О.М. Металлы, мышьяк и сера в гранитах Ауэ и Айбенштока (Рудные горы) // Геохимия. 2006. № 9. С. 967-982. 2. Борисов М.В. Геохимические и термодинамические модели жильного гидротермального рудообразования. М.:Научный мир, 2000, 360 с. 3. Борисов М.В., Бычков Д.А., Шваров Ю.В. Геохимические структуры полиметаллических жил выполнения и параметры гидротермального рудообразования // Геохимия. 2006. № 11. С. 1218-1239. 4. Тугаринов А.И., Бибикова Е.В. и др. Применение свинцово-изотопного метода исследования для решения вопросов о генезисе свинцовых месторождений Северо-Кавказской рудной провинции // Геохимия. 1975. № 8. С. 1156-1163. 5. Шваров Ю.В. Алгоритмизация численного равновесного моделирования динамических геохимических процессов // Геохимия. 1999. № 6. С. 646-652. 6. Шваров Ю.В. HCh: новые возможности термодинамического моделирования геохимических систем, предоставляемые Windows// Геохимия, 2008, № 8, 898-903.