Геологическое строение и условия формирования серебро-полиметаллического рудного поля Леншуйкен: Южный Китай тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.11, кандидат геолого-минералогических наук Ян Лэй

• Ян Лэй
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Ян Лэй

Введение.

Глава. 1 Географическая и геологическая характеристика рудного района Леншуйкен.

Глава. 2 Особенности рудоносных гранит-порфиров на месторождении Леншуйкен.•.

Глава 3. Особенности геологии и рудной минерализации на месторождении Леншуйкен.

Глава. 4 Рудоносные флюиды и генезис рудообразования.

Глава. 5 Хронология месторождения Леншуйкен.

Глава. 6 Рудообразующая система и модель рудообразования на месторождении Леншуйкен.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Геологическое строение и условия формирования серебро-полиметаллического рудного поля Леншуйкен: Южный Китай»

Актуальность работы. По всем параметрам рудное поле Леншуйкен является уникальным объектом, так как его нельзя четко отнести ни к одному промышленному типу месторождений. Оно сочетает в себе особенности сразу трёх генетических типов: медно-порфирового, серебро-полиметаллического порфирового и стратиформного. На каждый тип по отдельности приходятся в мире: до 30% добываемой меди, 50% серебра и до 70% свинца и цинка. В пределах вокруг Тихоокеанского металлогенического рудного пояса широко развиты все три отмеченных типа, однако, нет объекта, где бы все они были бы совмещены в едином пространстве. Проблемам металлогении, геологии и геохимии серебряных месторождений этого региона посвящены многочисленные работы М.М. Константинова, A.B. Костина, A.A. Сидорова (2003), A.B. Волкова (2001), А.И. Кривцова, И.Ф. Мигачева, B.C. Звездова (2001), Г.В. Ручкина (1984), И.Г. Павловой (1978), В.В. Дьяконова (2011), Р. Силитое (1973), В. Холлистера (1978), Ту Гуанчжи (1989), Пей РонФу (1995), Чжай Юйшен (1999, 2000) и многих других.

Серебряно-полиметаллическое рудное поле Леншуйкен расположено в провинции Цзянси и является одним из наиболее значимых Ag-Pb-Zn месторождений в Китае. Оно представляет собой интересный для изучения объект, поскольку на нем порфировый тип оруденения (Cu-порфировый и Ag-Pb-Zn-порфировый) непосредственно сочетается со стратиформным.

Несмотря на многочисленные исследования геологическая изученность рудного поля недостаточна. Поэтому детальное изучение условий образования полигенных и полихронных серебряно-свинцово-цинковых руд позволит в будущем целенаправленно подходить к исследованию подобных геологических образований. Поскольку разведанные крупные запасы Ag, Pb и Zn руд существенно отработаны, а многие геолого-генетические проблемы не решены, то крайне актуальна проблема установления основных условий з рудообразования, а также пространственно-временных закономерностей распределения рудной минерализации в геологических структурах рудного поля.

Цели и задачи исследования. 1. Изучение геологических особенностей строения и оруденения рудного поля Леншуйкен. 2. Определение геохимических особенностей состава рудообразующих флюидов на основе изучения флюидных включений в минералах руд. 3. Изучение стабильных и радиогенных изотопов (S, С, О и РЬ) для выяснения возможных источников рудной минерализации. 4. Определение возраста магматического циркона рудоносных гранит-порфиров методом U-Pb ионно-ионной масс-спектрометрии (SHRIMP). 5. Разработка генетической модели рудообразующего процесса на месторождениях рудного поля.

Научная новизна. Впервые на основе исследования флюидных включений была показана геохимическая и парагенетическая связь рудообразующих флюидов с порфировой минерализацией. Впервые на основе исследования стабильных изотопов S, РЬ, С и О были установлены источники рудной минерализации. Впервые был определен возраст рудоносных порфиров с помощью метода SHRIMP. На основе полученных данных автором была разработана генетическая модель рудообразующего процесса, включающая два этапа развития месторождения: вулканогенно-осадочный и субвулканический гидротермальный (порфировый).

Фактический материал и методы исследования. Рудное поле Леншуйкен изучалось автором в 2008-2010 гг. совместно с профессором В.И. Старостиным и профессором У Ганго. Отобрано более 200 проб. Изготовлено 80 шлифов и аншлифов, 40 прозрачно-полированных пластин для исследования флюидных включений, выполнено более 200 анализов пород и руд. Петрографическое изучение прозрачных и полированных шлифов проводилось автором на кафедре геологии, геохимии и экономики полезных ископаемых геологического факультета МГУ. Микрозондовые исследования с участием автора были проведены в центре при Пекинском научно-исследовательском институте геологии урана (ВИНЮ). Изучение флюидных включений проведено автором в лаборатории геологии рудных месторождений ИГЕМ РАН под руководством профессора В.Ю. Прокофьева. Изотопный анализ выполнен в лаборатории изотопной геохимии в Институте геологии и геофизики Китайской академии геологических наук. Петрохимические анализы были проведены в лаборатории геологических процессов при Китайском геологическом университете (Пекин).

Практическая значимость работы. Полученные данные свидетельствуют о выделении значительного объема рудоносных флюидов при кристаллизации на субвулканических уровнях гранит-порфиров, приведших к образованию промышленных скоплений Ag-Pb-Zn руд порфирового типа. Кроме того, вулканогенно-тектонические процессы способствовали регенерационному переотложению первичной стратиформной минерализации и образованию промышленных концентраций в прожилково-вкрапленных залежах. Оба процесса существенно расширяют рудный потенциал района.

Защищаемые положения:

1. Рудное поле Леншуйкен расположено в пределах западной дуги Тихоокеанского металлогенического пояса в юго-восточном Китае. Оно приурочено к складчатому сочленению платформ Янцзы и Южно-Китайской платформы, в области поднятия Вуи. Здесь проходит СВ граница вулканогенного континентально-окраинного серебро-полиметаллического пояса, сформировавшегося в яныпаньское время на позднедокембрийском основании. Пояс слагают вулканогенно-терригенно-карбонатные отложения карбонового и юрского возраста, прорванные I и К кислыми и субщелочными интрузиями.

2. Основной рудоконтролирующей структурой в районе является зона глубинных разломов СВ простирания: и ¥2. ¥\ - является региональным глубинным разломом, который контролирует источник рудоносной магмы и расположение вулканических сооружений, а разлом ¥2 - надвиг, по которому докембрийские метаморфические и каменноугольные породы надвинуты на юрский вулканический комплекс. Этот надвиг служил экраном для рудоносных флюидов и контролировал интрузивные тела и кварцевые жилы с Ag-Pb-Zn оруденением.

3. В формировании месторождения выделяются два этапа: первый вулканогенно-осадочный стратиформный; второй субвулканический, связанный с внедрением гранит-порфиров, метасоматической переработкой вулканогенно-осадочных пород и перераспределением минерализации первого этапа с формированием прожилково-вкрапленных серебро-полиметаллических руд. Второй этап делится на три стадии, парагенетически связанные с субвулканическими гранит-порфирами и игнимбритами: раннюю магнезиально-железистую, среднюю медно-серебряно-свинцово-цинковую и позднюю эпитермальную

4. На месторождении широко проявлены гидротермально-метасоматические изменения. Они представлены тремя парагенетическими ассоциациями, которые формируют вертикальную и горизонтальную зональность: 1. внешняя пропилитовая (альбит-хлорит-кварц-пиритовая); 2. внутренняя аргиллизитовая (кварц-серицит-хлоритовая с зонами вторичных кварцитов) и 3. поздняя хлорит-карбонатная. Рудная минерализация связана со второй ассоциацией.

5. Процессы рудообразования протекали при температуре 340-140°С. Рудоносные флюиды представляли солевой раствор состава Са804-(М§С12)-МаС1-КС1-Н20. Широкий диапазон концентраций солей (11.7-0.2 мае. %-экв. №С1) в рудообразующих гидротермах объясняется смешением двух флюидов, один из которых был пресным, а другой содержал хлориды в концентрации около 12 мае. % или более и имел магматическое происхождение. Изотопные показатели кислорода и водорода также указывают на то, что магматогенные флюиды взаимодействовали с атмосферной водой. Изотопные отношения кислорода и углерода в карбонатных минералах указывают на то, что углерод и кислород в них в основном из магмы и лишь отчасти из вмещающей толщи. Данные по изотопам свинца указывает на то, что источником свинца в составе руды, является метаморфический фундамент. А§-РЬ-2п оруденение образовалось на поздней орогенной стадий в среднеяныпаньское время. Главным источником серы является магматическая система, и в меньшей степени участвует сера из вмещающих толщ.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано: 4 статьи в журналах, одна статья в сборниках материалов конференций и 2 тезисов докладов. Материалы диссертации были доложены на Международной конференции студентов и аспирантов «Ломоносов-2011», «Ломоносов-2012» (Москва, МГУ) и на Международной научной конференции посвященной 100-летию со дня рождения академика В.И.Смирнова (Москва, 2010)

Благодарности. Автор выражает огромную благодарность своему научному руководителю: проф. В.И. Старостину, а также всем сотрудникам кафедры геологии, геохимии и экономики полезных ископаемых геологического факультета МГУ. Особую благодарность автор выражает проф. В.Ю. Прокофьеву за помощь в проведении термобарогеохимических исследований и ценные консультации в процессе написания работы. Значительная часть фактического материала была получена при полевых работах в сотрудничестве с поисково-съёмочной бригадой 912 при Департаменте геологии и разведки полезных ископаемых провинции Цзянси. Автор благодарит всех китайских коллег за помощь в лабораторных исследованиях. Отдельную благодарность автор выражает научным руководителям в Китае, профессору У Ганьго и Джан Да за неоценимую помощь. Кроме того, автор выражает глубокую признательность за финансовую поддержку в исследованиях Китайскому государственному фонду стипендий (грант № 2009640014).

Заключение диссертации по теме «Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения», Ян Лэй

Заключение.

Месторождения типа Леншуйкен слабо изучены, и проведённые исследования позволяют наметить комплекс прогнозно-поисковых работ, направленных на выявление новых месторождений такого типа. К ним относятся: палеовулканический, литолого-фациальный и рудноформационный анализы юрско-меловых вулканических рудных поясов; проведение детальной геохимической съемки с выделением комплексных геохимических аномалий; палеофациальный анализ вулканических построек (выделение субвулканических тел, игнимбритовых горизонтов, жерловых и прижерловых фаций)(рис.6.2). Данная работа важна не только для рудного поля Леншуйкен, она важна для выявления подобного типа рудных проявлений в пределах любых вулканических поясов, развитых в зоне распространения окраинно-морской коры на юго-востоке Китая. Подобные месторождения могут быть выявлены на Дальнем Востоке России, в Восточной Австралии и на островах западной окраины Тихоокеанского бассейна (Япония, Тайвань, Филлипины, Индонезия).

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Ян Лэй, 2012 год

1. Балашов Ю.А. Геохимия редкоземельных элементов. М.:Наука, 1976. С. 267.

2. Бетехтин А. Г. Гидротермальные растворы, их природа и процессы рудообразования // Основные проблемы в учении о магматогенных рудных месторождениях. М.: Изд-во Академии наук, 1955. С. 125-278.

3. Вернадский В.И. История минералов земной коры. 1927. Т.1, вып.2.

4. Вернадский В.И. Опыт описательной минералогии. 1908. Т.1, вып.1.

5. Воган Д., Крейг Дж. Химия сульфидных минералов. М., Мир, 1981.

6. Бортников Н.С. Геохимия и происхождение рудообразующих флюидов в гидротермально-магматических системах в тектонически активных зонах // Геология рудных месторождений. 2006. Т. 48. № 1. С. 1-26.

7. Борисенко A.C. Изучение солевого состава газово-жидких включений в минералах методом криометрии // Геология и геофизика. 1977. № 8. С. 16-27.

8. Генералов М.Е. Эндогенные карбонаты как индикаторы формационной принадлежности золоторудных месторождений // Изв. РАН. Сер. геол. 1990. №8. С. 98-104.

9. Гзовский М.В. Основы тектонофизики. М.: Наука. 1975.

10. Годовиков A.A. Висмутовые сульфосоли . М.: Наука, 1972.

11. Гриненко В.А., Гриненко JI.H. Геохимия изотопов серы. М.6 Наука, 1974.

12. Еремин Н.И. Скрытая минералого-геохимическая зональность колчеданных рудных тел // Геол. рудн. мест., 1977. №6.

13. И.Ермаков Н.П. Геохимические системы включений в минералах (Включение минералообразующих сред источник генетической информации). М.: Недра, 1972.

14. Ермаков Н.П., Долгов Ю.А. Термобарогеохимия. М.: Недра, 1979.

15. Звездов B.C., Кривцов А.И., Старостин В.И. Структурно-петрофизические условия формирования медно-порфировых месторождений // Геология руд.Месторождений, 1985.№ 5.С.З-21.

16. Зарайский Г.П. Зональность и условия образования метасоматических пород. М., Наука, 1989. 342с

17. Колчеданные месторождения мира. М.: Недра, 1984.

18. Константинов М.М. Золотое и серебряное оруденение вулканогенных поясов мира.М.:Недра, 1984.165 с.

19. Константинов М.М., Костин A.B., Сидров A.A. Геология месторождений серебра. М.: Якутск, 2003.

20. Константинов М.М.Дубонин В.Б. Структура субпластовых рудных тел серебряного месторождения // Колыма. 1981. - № 9. - С.29-33.

21. Ручкин Г.В. Стротиформные полиметаллические месторождения докембрия. М.:Недра, 1984. С.238.

22. Сидров А.А., Старостин В.И., Волков А.В. Рудноформационный анализ.М.: МАКС Пресс,2011.

23. Смирнов В.И. Геология полезных ископаемых. М: Недра, 1982.

24. Старостин В.И. Геодинамика и петрофизика рудных полей и месторождений. М.: Недра,1984.

25. Фор Г. Основы изотопной геологии. М.: Мир, 1989.

26. Bodnar R.J., Vityk М.О. Interpretation of microterhrmometric data for H20-NaCl fluid inclusions // Fluid inclusions in minerals: methods and applications. Pontignano: Siena, 1994. P. 117-130.

27. Bottinga Y. Calculated fractionation factors for carbon and hydrogen isotope exchange in the system calcite-carbon dioxide-graphite-methane-hydrogen-water vapor // Geochim. et Cosmochim. Acta. 1969. Y. 33. P. 49-64.

28. Brown P. FLINCOR: a computer program for the reduction and investigation of fluid inclusion data// Amer. Mineralogist. 1989. V. 74. P. 1390-1393.

29. Chen F. R., Qiu Y. Z. Fluid geochemical modeling of ore-forming process of Lengshuikeng Ag, Pb, Zn porphyry deposit, Jiangxi, China and its geological implications // Geochimica. 1995. V. 24. № 1. P. 24-32.

30. Chen F.R., Qiu Y.Z. Fluid geochemical modeling of ore-forming process of lengshuikeng Ag-Pb-Zn porphypy deposit,Jiangxi,China. // J.Geochimica.l995.V.24.P.24-32

31. Chen W., Zhou J. P. Mineralization of the Lengshuikeng porphyritic Ag-Pb-Zn deposit in Jiangxi Provence // J. Mineral Petrol. 1988. V. 8. № 2. P. 84-91.

32. Defant M J, Drummond M S. 1990. Derivation of some modern arc magmas by melting of young subducted lit hosphere // J. Nature , v.347 , p. 662-—665.

33. Deng S. M. Cryptoexplosive bressia dyke in the paleovolcanic rock zone in Lengshuikeng, Guixi, Jiangxi Province and its metallogeny // Geological Science and Technology of Jiangxi. 1991. V. 18. № 1. P. 28-32.

34. Dong S. F. The characteristics of Lengshuikeng auriferous porphyry and its gold mineralization in Jiangxi // Geology of Jiangxi. 1994. V. 8. № 1. P. 14-20.

35. Ellis A J, Giggenbach W F, 1971. Hydrogen sulphide ionization and sulphur hydrolysis in high temperature solution. Geochim. Cosmochim. Acta, 35: 247-260.

36. Faure G. 1986. Principles of isotope geology M. New York : John Wiley and Sons Inc. 12592.

37. Harris N B W, Pearce J A and Andrew G T. 1986. Geochemical charac2 teristics of collision2zone magmatism J. London Geological Society Special Publications , 19 : 67281.

38. Hollister V.F.,Eutwistle L.P. The Milluachaque epithermal silver district of Northern Peru // Miner, deposita. 1977. - V.12,N 2.

39. Huang E B and Wu Z H. 1980. The trinity copper deposit of ChengmenshanJ. Geology of Jiangxi ,5 :324.41 .Huang Z. Q. Discovery and evaluation of Lengshuikeng silver ore field I I Geology of Jiangxi. \992x. V. 6. № 4. P. 309-314.

40. Huang Z. Q. Metallogeny of the carbonate Ag deposit in Lengshuikeng // Geology of Jiangxi, 19922. V. 6. № 1. P. 1-8.

41. A3. Huang Z. Q. The mineralization conditons and deposit characteristics of Lengshuikeng silver Orefield in Jiangxi, China // Journal of Precious Metallic Geology. 1993. V. 2. № 4. P. 284-291.

42. Li S. 1996. Main ore types of Ag deposit in China M. . Beijing seismological Press.

43. Li Z N , Quan H and Li Z T. 2003. The Mesozoic , Cenozoic igneous rocks and their deep process in the East ChinaM. . Beijing Geol .Pub. House. 1-357.

44. Liu X., Shen S. L. Some problems of tectono-geochemistry in Lengshuikeng Ag-Pb-Zn ore field, Jiangxi province, China // Geotectónica et Metallogenia. 1991. V. 15. №. l. P. 41-54.

45. Luo Z J . 1991. Wall rock alternation of the porphyritic Ag-Pb-Zn deposit in Lengshuikeng J . . Geology of Jiangxi, 5 ( 1) : 3210.

46. Laznicka P. Giant Metallic Deposits. Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag, 2010.

47. MengX. J. et al. II Geological Characteristics and Mineral ization Timing of the Lengshuikeng Porphyry Pb-Zn-Ag Deposit, Jiangxi Province. // J. ACTA GEOLO GICA SINICA.2009. V.83. №.12.

48. Nam T N, Sano Y, Terada K, et al. First SHRIMP U-Pb zircon dating of granulites from the Kontum massif (Vietnam) and tectonothermal implications J. Journal of Asian Earth Sciences,2001,19: 77-84.

49. Pei R.F. Mineral Deposit Modles of China M. Beijing. // J. Geological Publishing House, 1995: 164 -167

50. Pirajno F. Hydrothermal processes and mineral systems. Perth: Springer, 2010!

51. Qi J.Y. Porphyry type and its mineralization characteristics in Lengshuikeng, Jiangxi province. // J. Acta petrlogica sinica. 1987. №1. P.42-49.

52. Sheppard S.M.F. Characterization and isotopic variations in natural waters // Rev. Mineralogy. 1986. V. 16. P. 165-183.

53. Sheppard S.M.F., Schwartz H.P. Fractionation of carbon and oxygen isotopes and magnesium between coexisting metamorphic calcite and dolomite // Contrib. Mineral. Petrol. 1970. V. 26. P. 161-198.

54. Tu G.Z. The Pb and Zn deposits in ChinaC. // Committee of Mineral deposits of China, Mineral deposits of China. Beijing: Geological Publishing House, 1989: 116-204

55. Wang A. C. Occurence and concentration regularity of silver in Lengshuikeng porphyritic Ag-Pb-Zn deposit // Geology of Jiangxi. 1991. V. 5. № 3. P. 227-237.

56. Wei M. X. Relationship between alterated carbonate minerals and silver mineralization in the Lengshuikeng porphyry silver deposit, Jiangxi // Mineral Resources and Geology. 1997. V. 11. № 57. P. 39^15.

57. Wu L R and Li B L. 1991. Two major types of the Mesozoic porphyry deposits in eastern China M. Beijing : Science Press

58. Yan X. X., Zhao Z. G., He X. R. On Ag element enrichment in Lengshuikeng Ag mine, Guixi // Resources survey and Environment. 2007. V. 28. № l.P. 46-53.

59. Zartman R.E. Lead isotopic provinces in the Cordillera of the Western United States and their geologic cignificance // Ibid. 1974. - V. 69.- P.792-805.

60. Zhang Y.Y.,Wang C.M., et al. Integrated Ore P rospectingModel of the Lengshuikeng Ag-Pb-Zn Deposit, Jiangxi.// J.2010. V.12. P100-106.

61. Zheng Y.-F. Oxygen isotope fractionation in carbonate and sulfate minerals // Geochemical J. 1999. V. 33. P. 109-126.

62. Zhu X , Huang C K, Rui Z Y, et al. The geology of Dexing porphyry copper ore fieldM. Beijing : Geol. Pub. 1983. House. 1-336.