Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ Rb-Sr ИЗОТОПНОЙ
СИСТЕМЫ КВАРЦА
Современное состояние проблемы 8
Методика Rb-Sr исследования гидротермальною кварца
121 Основы Rb-Sr метода . 11
12 2 Предварительная и химическая подготовка проб кварца дія изотопного
анализа Kb и Sr.. . .... .... 14
123 Метод изотопного разбавчения 15
1 2 4 Химическоеразчожепие кварца 18
1 2 5 Выделение Kb и Sr методом ионообменной хроматографии 23
12 6 Методика кисчотного выщечачивания Kb и Sr из легкорастворимых фаз,
содержащихся в кварце... 31
12 7 Термоионизационный масс-спектрометр Sector 54 и основные факторы
влияющие на точность и правильность изотопного анализа стронция , . 35
/ 2 8 Методика изотопного анализа рубидия 48
I 2.9. Методика изотопного анализа стронция 49
/ 2 10. Учет вчияния фона при итоговом расчете изотопных отношений
н7КЬ^бЗгиЬ75гГ5г 52
1211 Расчет погрешности изотопных отношений в образце 56
Метод построения изохрон 57
Мииералого-гсохимические методы исследования гидротермального кварца...58 Выводы 59
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИЗОТОПНОЙ ГЕОХРОНОЛОГИИ И ГЕОХИМИИ 60
2.1. К-Аг метод 60
2.2.39Аг-40Агмегод 63
Rb-Sr метод 65
Sm-Nd метод 67
Pb-Pb метод 70
ГЛАВА 3. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ГЕОЛОГИЧЕСКОМ СТРОЕНИИ И УСЛОВИЯХ ОБАЗОВАНИЯ ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ СУХОЙ ЛОГ (ПАТОМСКОЕ НАГОРЬЕ)
Основные черты геологическою строения Байкало-Патомского наюрья 76
Кропоткинский рудный узел 82
Геологическая позиция месторождения Сухой Лог. 84
Мегасоматические образования 86
Внутреннее строение и условия формирования рудных тел 87
Ранее проводимые изотопные исследования 90
Современные представления о формировании золоторудных месторождений, локализованных среди пород чернослаицевой формации 90
ГЛАВА 4. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ГЕОЛОГИЧЕСКОМ СТРОЕНИИ И УСЛОВИЯХ ОБАЗОВАИИЯ ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КОЛАР
Основные черты геологическою сі роения Дарварского кратона 96
Геологическое строение Коларского зеленокаменного пояса 98
Золоторудное поле Колар 101
Рудная залежь Чемпион Риф 101
Ранее проводившиеся геохронолої ические исследования 107
Современные представления о формировании золоторудных месторождений, локализованных в архейских зеленокаменных поясах ПО
ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКИХ И ИЗОТОПНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СУХОЙ ЛОГ (РОССИЯ) И КОЛАР (ИНДИЯ)
5.1. Месторождение Сухой Лої (Па і омское нагорье) 112
51 1 Результаты изучения рифейских пород хомолхинской и валюхтинской свит .. .114 512 Микроскопическая характеристика гидротермального кварца и его химический
состав ... . 123
5 1 3 Rb-Sr систематика гидротермального кварца 129
5 1.4 Источники вещества, поступавшего в гидротермальную систему месторождения
СухойЛог . 131
Выводы 134
5.2. Месторождение Колар (Индия). Рудная зона Чемпион Риф 135
521 Результаты геохроночогических и изотопных исследований 135
5 2 2. Микроскопическая характеристика гидротермального кварца и его химический
состав 148
5 2 3 Rb-Sr систе матика гидротер мольного кварца месторождения Чемпион Риф. .. 157
Выводы 160
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 161
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 167
Введение к работе
Исследование генезиса крупных и уникальных рудных месторождений являются
одним из фундаментальных направлений современной геологии. В этих исследованиях важнейшее место занимают вопросы времени рудообразования и источников минеральною вещества. При их реїлении ключевую роль играют методы изотопной геохимии, которые, в отличие от структурно-геологическою, минераграфичсского и других методов, вносят количественную меру как при датировании и определении продолжительности процессов рудообразования, так и при изучении источников минеральною вещества.
Трудности исследования крупных месторождений с помощью изотопных методов обусловлены, как правило, сложной историей формирования этих объектов, последовательным наложением процессов, приводящих в ряде случаев к нарушению замкнутости изотопных систем в минералах-геохронометрах, а также ограниченным выбором минералов и малыми размерами их зерен, так или иначе пригодных для изотопною изучения. В связи с этим весьма актуальным является получение достоверной изотопно-геохронологической и изотонно-іеохимической информации. Это требует, наряду с использованием представительною геологического материала, развития методов, лежащих в области собственно изотопного анализа, изучения и применения нетрадиционных минералов-іеохронометров, а также получения и использования дополнительных минералого-геохимических данных. Усилия диссертанта в методической части диссертации были сосредоточены на изучении Rb-Sr изотопной системы гидротермального кварца.
Объектами исследования в насюящей работе являются известные в мире крупные месторождения золота Сухой Лої (Патомское нагорье, Россия) и Колар (штат Карнатака, Южная Индия), для которых, несмотря на их геологическую изученность и экономическое значение, вопросы времени формирования рудных тел и источников вещества оставались практически не решенными
Цели исследования
Настоящая работа преследовала две основные цели:
Разработку и совершенствование новых методических подходов для датирования и расшифровки источников вещества гидротермальных месторождений на основе исследования Rb-Sr изотопной системы кварца.
Определение возраста и источников вещества рудных тел месторождений золота Сухой Лог и Колар и использование этих месторождений в качестве опорных объектов для апробации разработанной методики Rb-Sr изучения кварца.
Задачи работы
В процессе выполнения диссертационной работы решались следующие задачи*
разработка методики Rb-Sr изотопного исследования гидротермальною кварца и содержащихся в нем флюидных включений;
исследование рудных тел месторождений Сухой Лог и Колар с помощью комплекса изотопных методов (K-Ar, 39Ar-40Ar, Rb-Sr, Sm-Nd, Pb-Pb),
датирование гидротермальных и метасоматических образований месторождений Сухой Лог и Колар и идентификация источников минерального вещества;
минералого-геохимическое изучение жильного кварца перечисленных месторождений и получение для него Rb-Sr изотопных характеристик;
5)оценка кварца как минераламеохронометра и выработка критериев отбора и подготовки проб для решения геохронологических и генетических задач.
Фактический материал
Основу диссертации составили результаты изотопных исследований, проведенных
автором в лаборатории изотопной геохимии и іеохронологии ИГЕМ РАН. Методические разработки и изучение месторождений Сухой Лог и Колар выполнены на материале каменных коллекций образцов, предоставленных сотрудниками ИГЕМ РАН член-корр. РАИ Ю Г. Сафоновым, В В. Дистлером и М.А. Юдовской. Проведены многочисленные методические эксперименты, связанные с выяснением оптимальных условий масс-спектромстрического анализа малых количеств Rb и Sr и снижением уровня фонового загрязнения Rb и Sr на различных стадиях химической подютовки проб.
В процессе выполнения работы с помощью K-Ar, 39Ar-40Ar, Rb-Sr, Sm-Nd и Pb-Pb изотопных методов было проведено более 120 анализов. Изотопные исследования сопровождались микроскопическим изучением образцов (свыше 50 шлифов), изучением флюидных и минеральных включений в гидротермальном кварце (12 полированных пластин), анализами химического состава і идротермального кварца и валовых проб пород с помощью атомно-абсорбционною и ренті ено-флуоресцентного методов.
Научная новизна
Впервые для золоторудных месторождений Сухой Лог и Колар установлен возраст
рудных тел и определены исючники вещества. Полученные новые іеохронологические и изотопно-іеохимические данные вносят существенный вклад в решение проблемы іенезиса крупных и гигантских месторождений благородных металлов. Разработан и апробирован новый методический подход в исследовании гидротермальных месторождений, основанный
на изучении Rb-Sr изотопной системы кварца. Впервые показано многообразие форм нахождение Rb и Sr в этом минерале и определены критерии отбора образцов для геохронологических и изотопно-геохимических исследований Практическая значимость работы
Полученные для месторождений Сухой Лог и Колар изотопно-геохронолоіические и изотопно-іеохимические данные, позволившие впервые определить время проявления рудообразующнх процессов, их связь с друїими іеологическими событиями и установить источники минеральною вещества, значительно расширяют современные представления об образовании крупномасштабных золоторудных объектов, связанных с породами черносланцевой формации и с архейскими зеленокаменными поясами. Сделанные в диссертации выводы могут быть использованы в качестве дополнительных критериев поиска месторождений подобного рода и для их прогнозной оценки.
При постановке мегодики Rb-Sr изотопного изучения кварца были усовершенствованы и отработаны методы анализа малых количеств (1-5x10-8 г) стронция. Некоторые из них имеют важную практическую ценность для исследований экологических, геологических, внеземных объектов. К ним относятся: приемы, позволяющие существенно снизить уровни фонового загрязнения анализируемых проб при их химической подготовке, а также методика изотопного масс-сиектрометрического анализа Sr с использованием Та активатора, позволяющая проводить измерения малых количеств (5x10-8 г) этого элемента при незначительной потере точности. Методика Rb-Sr изотопного изучения кварца может быть взята за основу при исследовании других минералов с низким содержанием Rb и Sr, например, сфалерита.
Апробация работы
Основные результаты проведенных исследований были представлены на российских
и на международных научных конференциях:
XV Симпозиум по геохимии изотопов им. академика А.П. Виноградова, ГЕОХИ РАН, 24-27 ноября 1998, Москва;
Международная конференция : «Модели вулканогенно-осадочных рудообразующнх систем», ВСЕГЕИ, 7-10 иютя 1999, Санкт-Питербург;
XVIII Всесоюзная молодежная конференция: «Геология и іеодинамика Евразии», ИЗК СО РАН, 19-23 апреля, 1999, Иркутск;
I Российская конференция по изотопной геохронологии: «Изотопное датирование геологических процессов: новые методы и результаты», 15-17 ноября 2000, Москва;
International Symposium «Applied geochemistry in the coming decades», 10-12 August 2001, Hyderabad, India.
International Symposium «Applied geochemistry in exploration for minerals and oil», 10-12 September 2003, Hyderabad, India.
II Российская конференция по изотопной геохронолої ии: «Изотопная геохронология в решении проблем іеодинамики и рудоїенеза», 25-27 ноября 2003, Санкт-Петербурі.
Публикации
За период работы над диссеріацией автором было опубликовано 43 печатные работы,
из них по теме диссертации - 13.
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы,
включающего 184 наименования. Общий объем работы составляет 179 страниц текста, включая 41 рисунок и 28 таблиц.
Во «Ведении» сформулированы цели и задачи настоящей работы, а также отмечена ее актуальность и практическая значимость.
В їлаве 1 рассматриваются различные аспекты методики Rb-Sr изотопною изучения кварца, а также некоторые особенности се применения. В главе 2 приведено краткое описание изотопных методов, которые были использованы при изучении рудных тел месторождений Сухой Лог (Россия) и Колар (Юж. Индия).
В главах 3 и 4 дается краткая іеологическая характеристика месторождений Сухой Лог и Колар, приводится описание самих золоторудных тел и метасоматических образований, рассматриваются вопросы возраста и іенезиса этих месторождений.
В главе 5 обсуждаются результаты изотопных исследований рудных тел месторождений Сухой Лої и Колар. На основе полученных данных делаются выводы о возрасте золоторудной минерализации на этих объектах, а также об источниках минералообразующих компонентов.
В «Заключении» рассматриваются основные формы нахождения Rb и Sr в іидро термальном кварце, а также отражены основные результаты выполненных исследований, которые сформулированы в виде защищаемых положений диссертации
Благодарности
Работа выполнена в лаборатории изотопной геохимии и геохронологии Института
іеологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии ИГЕМ РАН под руководством члена-корреспондента РАН И.В.Чернышева, которому автор блаїодарен за
постановку диссертационной работы, постоянную поддержку и помощь при выполнении исследований и написании работы. Автор признателен сотрудникам лаборатории, оказавшим практическую помощь и всесюроннюю поддержку диссертанту: М.М Аракслянц, Э.Д. Бдировой, В.Н. Голубеву, Ю.В. Гольцмдну, А.В Ереминой, В.А.Лебедеву, Т.И.Олейниковой, НИ. Сердюку, К.Н. Шатаїипу.Автор искренне благодарен за проявленное терпение своей супруїе Л В. Чугаевой, которая несмотря на все трудности с пониманием отнеслась к научной деятельности диссертанта.
Автор благодарит член-корр РАН Ю.Г.Сафонова, В.В.Дистлерд и М.А. Юдовскую за предоставленные для исследования коллекции геологических образцов, консультации по вопросам геологического строения месторождений, минералого-іеохимических особенностей рудных тел и обсуждение результатов Автор признателен сотрудникам И ГЕМ РАН А.В. Мохову, Г.Е. Каленчук и Т Л. Крыловой за помощь в проведении минералого-химическот изучения кварца.
