На правах рукописи

ТРЕТЬЯКОВА Ирина Геннадьевна

ВОЗРАСТНЫЕ РУБЕЖИ ФОРМИРОВАНИЯ

ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО КОБАЛЬТОВОГО

ОРУДЕНЕНИЯ АЛТАЕ-САЯНСКОЙ СКЛАДЧАТОЙ

ОБЛАСТИ И ЕГО СООТНОШЕНИЯ С

МАГМАТИЗМОМ

25.00.11 – геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учной степени кандидата геолого-минералогических наук

Новосибирск - 2011

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения РАН

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук Борисенко Александр Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук Калугин Иван Александрович доктор геолого-минералогических наук Зайков Виктор Владимирович

Ведущая организация: Учреждение Российской академии наук Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН (г. Иркутск)

Защита состоится «11» октября 2011 г. в 12 00 часов на заседании диссертационного совета Д 003.067.03 при Учреждении Российской академии наук Институте геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, в конференц-зале.

Адрес: 630090, г. Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3.

факс: (383)3332792, e-mail: [email protected]

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГМ СО РАН.

Автореферат разослан « 09 » сентября 2011 г.

Учный секретарь диссертационного совета д.г.-м.н. О.М. Туркина

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Гидротермальные кобальтовые месторождения являются источником целого ряда экономически важных металлов.

Крупные рудные районы с таким оруденением известны во многих регионах мира – Алтае-Саянская область, Канадский щит, Центральная Европа, Марокко, Тянь-Шань. Большинство кобальтовых месторождений характеризуется комплексным составом руд, включающим в себя Co, Ni, Ag, U, Bi, Au и другие, что определяет их промышленную значимость, а изменение конъюнктуры мирового рынка цветных и благородных металлов периодически активизирует интерес к этому типу минерального сырья и поискам его новых промышленных месторождений. В связи с этим, выяснение геологических условий формирования, возрастных рубежей проявления кобальтового оруденения, его связи с магматизмом имеет большое значение для установления закономерностей размещения кобальтовых руд и выявления потенциально перспективных районов для обнаружения новых кобальтовых месторождений и переоценки уже известных.

Актуальности работы определяется тем, что до настоящего времени не проводились детальные изотопно-геохронологические исследования кобальтоносных рудных узлов, позволяющие установить возрастные рубежи формирования кобальтового оруденения, хронологию развития рудно-магматических систем, длительность и этапность их проявления и особенности эволюции. Актуальными также являются проблемы связи оруденения с магматизмом, решение которых позволяет подойти к выяснению источников рудного вещества и закономерностей локализации кобальтовых месторождений.

Цели и задачи работы. Цель работы состояла в установлении возрастных рубежей проявления гидротермального кобальтового оруденения в Алтае-Саянской складчатой области (АССО) и выяснении его пространственно-временных и генетических связей с магматизмом и факторов, определяющих эндогенную зональность кобальтоносных месторождений и рудных узлов.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

1) изучение пространственно-временных взаимоотношений различных типов кобальтового оруденения и их связей с проявлениями магматизма в основных рудных узлах АССО;

2) определение возраста гидротермального кобальтового оруденения и ассоциирующих с ним магматических пород (Ar-Ar, U-Pb методы);

3) выяснение изотопно-геохимических, геохронологических и геохимических критериев связи оруденения с магматизмом;

4) изучение эндогенной зональности кобальтового оруденения в рудных узлах и месторождениях АССО;

5) минерало-геохимические исследования и оценка комплексности руд разных типов кобальтовых месторождений.

Фактический материал и методы исследований. Фактический материал для диссертации был собран в результате полевых работ, проведенных автором на кобальтоносных рудных узлах Алтае-Саянской складчатой области в период 2004-2010 годы. Геологические исследования проводились в Туве (Хову-Аксынский, Чергакский и Юстыдский рудные узлы), Монголии и Юго-Восточном Алтае (Юстыдский р.у.), северо-западе Горного Алтая (Владимировский р.у.) и в Хакасии (Абаканский р.у.). Собран материал на более чем 20 объектах с гидротермальным кобальтовым оруденением. Для выполнения геохимических исследований привлекался коллекционный материал по кобальтовым месторождениям Марокко и Тянь-Шаня, предоставленный коллегами. В работе автором использован широкий спектр методов исследований:

- изотопно-геохронологические (Ar-Ar метод, ИГМ СО РАН, аналитики А.В. Травин, Д.С. Юдин; U-Pb SHRIMP, ВСЕГЕИ, г. СанктПетербург);

';

- изотопно-геохимические - изотопный состав Pb (ИГМ СО РАН, ВСЕГЕИ), S (ИГМ СО РАН), He (ГИ КНЦ РАН), Sr, C, O (ИГМ СО РАН);

микрорентгеноспектральный, атомно-адсорбционный, ICP-MS-LA в ИГМ СО РАН; пробирный в ИРГИРЕДМЕТ, г. Иркутск);

- для определения размерности тонких фракций благородных металлов (ЭПГ, Au, Ag) использовался сцинтилляционный анализ (ИГХ СО РАН, г. Иркутск);

- а также рентгеноструктурный метод, электронная микроскопия и др.

Апробация работы. Полученные результаты и новые данные были представлены автором на ряде международных и российских конференций: симпозиумы SGA в 2007 г. в Дублине (Ирландия) и в г. в Таунсвилле (Австралия), 33 Международный геологический конгресс в 2008 г. в Осло (Норвегия), конференция SEG-2010 в Кистоне (Колорадо, США), а также международные симпозиумы “LIP of Asia” в Новосибирске (2007 и 2009 гг.), конференция «Прогноз, поиски, оценка рудных и нерудных месторождений – достижения и перспективы» ( г., Москва, ЦНИГРИ), молодежные конференции в Новосибирске и в Миассе. По теме диссертации опубликовано 30 печатных работ, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах, 3 коллективные монографии и 23 статьи в сборниках и материалах конференций. Автор принимал участие в качестве исполнителя исследований по проектам РФФИ (04а, 07-05-00803-а,10-05-00720-а), 05-64485-а, Интеграционным проектам СО РАН и проектам ВМТК СО РАН.

Научная новизна. На основе собственных и литературных данных, результатов изотопно-геохронологических, изотопно-геохимических и геохимических исследований впервые для главных кобальтоносных рудных узлов АССО установлены возрастные рубежи формирования кобальтового оруденения, хронология магматических и рудообразующих процессов, длительность и многоэтапность развития рудно-магматических систем и основные черты их эволюции, рассмотрены генетические связи кобальтовой минерализации с различными типами магматических образований и обоснована полигенность источника рудного вещества. Впервые установлены повышенные содержания ЭПГ в рудах кобальтовых месторождений.

Установлен стадийно-фациальный характер зональности кобальтового оруденения в рудных узлах и месторождениях АССО.

Практическая значимость работы. Ряд результатов, полученных в работе, может быть использован в практике поисково-разведочных работ, при составлении геологических и металлогенических карт нового поколения, а также для оценки перспектив Алтае-Саянской области на кобальтовое оруденение. Выявленные закономерности размещения различных типов кобальтовой минерализации, возрастные рубежи и соотношения с магматизмом позволяют с новых позиций подойти к выявлению новых промышленных объектов, даже в уже известных кобальтоносных районах. Другим аспектом практического применения результатов работы может стать переоценка уже разведанных и, возможно, отработанных месторождений с учетом установленных фактов нахождения в кобальтовых рудах высоких концентраций ЭПГ и других благородных металлов, достигающих в ряде случаев промышленных значений.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы и содержит 190 страниц текста, рисунков и 12 таблиц. Список литературы включает 226 наименований.

Во введении определены цели, задачи работы и методы исследования, а так же сформулированы защищаемые положения. Первая глава включает общие сведения о разных типах кобальтового оруденения и основных кобальтоносных рудных узлах Алтае-Саянской провинции. Во второй главе подробно рассмотрены закономерности зонального размещения кобальтовой минерализации в пределах рудных узлов и месторождений, описаны возможные причины зональности, выделены два основных типа зональности – стадийная и фациальная. Третья глава посвящена вопросам возраста кобальтового оруденения, хронологии развития рудно-магматических систем, описанию этапности и длительности процессов магматизма и рудообразования в кобальтоносных рудных узлах. В четвертой главе приведены данные о пространственно-временных и генетических связях кобальтового оруденения с различными типами магматизма, на основании результатов различных методов обоснована полигенность источника рудного вещества. В заключении приведены основные результаты работы и полученные выводы.

Благодарности. Работа выполнена в лаборатории рудномагматических систем и металлогении ИГМ СО РАН под руководством д.г.-м.н. А.С. Борисенко, которому автор выражает глубокую признательность. Автор благодарит за неоценимую помощь в проведении исследований, подготовке и обсуждении работы сотрудников ИГМ СО РАН А.А. Оболенскому, Е.А. Наумову, А.А.

Боровикову, Г.Г. Павловой, Г.С. Федосееву, А.Э. Изоху, Р.А.

Шелепаеву, В.В. Бабичу, В.И. Васильеву, Н.К. Морцеву, И.В. Гаськову, В.А. Акимцеву, К.Р. Ковалеву, П.А. Неволько, И.Р. Прокопьеву, А.В.

Травину, а также сотрудникам других институтов и организаций – В.А.

Говердовскому, Н.А. Горячеву, А.Ф. Коробейникову, А.М. Сугораковой, А.А. Монгушу, Э.М. Спиридонову, Ф. Пирайно и многим другим. Автор выражает особую благодарность д.г.-м.н. В.И. Лебедеву за помощь в выполнении работы и предоставленные каменные коллекции.

ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

Алтае-Саянская складчатая область входит в структуры глобального Урало-Монгольского складчатого пояса, в котором в качестве кобальтоносных провинций выделяются Центрально-Азиатская (АлтаеСаянская), Уральская и Тяньшанская (Лебедев, 1986). Наиболее представительной по степени изученности кобальтовых и кобальтсодержащих месторождений различного генезиса является Алтае-Саянская провинция, которая объединяет рудные районы Тувы, Кузнецкого Алатау, Горной Шории, Горного Алтая, Восточного Саяна и Северо-Западной Монголии (рис. 1). Кобальтовые месторождения представляют собой гетерогенную группу объектов, среди которых принято выделять три главных формационных типа гидротермальной кобальтовой минерализации, существенно отличающихся по минералогеохимическим особенностям руд и условиям их формирования: Coсульфоарсенидная (Co-As), Ni-Co-арсенидная (Ni-Co-As) и Cu-Coсульфоарсенидная-сульфосольная (Cu-Co-As) (Лебедев, 1986). Кроме них выделяют еще целый ряд кобальтсодержащих типов гидротермальных месторождений, в рудах которых Ni и Co присутствуют в качестве второстепенных компонентов: медноколчеданные, скарново-магнетитовые, Au-Cu-скарновые и другие.

Первое защищаемое положение: формирование гидротермального кобальтового оруденения в Алтае-Саянской кобальтоносной провинции связано с раннедевонским (D1), позднедевонско-раннекарбоновым (D3C1), раннемезозойским (P3-T1-2) и позднемезозойским (K1) металлогеническими этапами, соответствующим четырем возрастным рубежам тектоно-магматической активности в регионе.

Для наиболее крупных кобальтоносных рудных узлов АССО – Юстыдского (Алтай), Хову-Аксынского (Тува) и Абаканского (Хакасия) – были проведены изотопно-геохронологические исследования (U-Pb, SHRIMP и Ar-Ar методы) с целью установления основных возрастных рубежей формирования Co-оруденения в этом регионе и выяснения хронологии развития рудно-метасоматических и магматических процессов и их временной корреляции.

Абаканский рудный узел расположен в южной части Минусинского прогиба в зоне крупного Северо-Саянского разлома. В этом рудном узле локализовано Абаканское железорудное месторождение, с которым пространственно совмещено Ni-Co-As оруденение в карбонатных жилах, а также ряд небольших месторождений Cu-Co-As (Хараджульское) и Cu-Pb-Zn (Ni, Co-содержащего) типа. Вмещающими породами для них являются вулканогенные и терригенно-карбонатные породы нижнего и среднего кембрия и несогласно перекрывающие их эффузивно-осадочные и терригенные отложения нижнего и среднего девона. В рудном узле проявлен разновозрастный магматизм:

раннепалеозойские граниты и плагиогранит-порфиры, раннедевонские силлы; дайки и покровы базальтов, лабрадоровых порфиритов, андезитов и риолитов, а также дайки и штоки диабазов, плагио- и гранит-порфиров; среднедевонские базальты, трахиты, риолиты, дайки долеритов.

С многоэтапным магматизмом Абаканского рудного узла ассоциирует разновозрастное оруденение (железорудное, Ni-Co-As, Cu-Co-As, PbZn). Последовательность проявления рудообразующих и магматических процессов, представленная в таблице 1, показывает, что, в Абаканском рудном узле выделяются два этапа формирования кобальтового оруденения – раннедевонский (416-413 млн. лет) и позднедевонский (380 млн. лет), что отвечает двум этапам базитового (и базальтриолитового) магматизма в этом регионе. Кроме рассмотренного выше рудного узла, кобальтовая минерализация отмечается и в других районах по обрамлению Минусинского прогиба. Так, Ni-Co-As минерализация установлена на Берикульском золоторудном месторождении, где она ассоциирует с девонскими дайками долеритов (Крутов, 1959). Арсениды, сульфоарсениды и сульфиды Ni и Co отмечаются в раннедевонских (406-401 млн. лет, Врублевский и др., 2004) в щелочных массивах Кузнецкого Алатау, где они связаны с зонами метасоматоза (графитизация) и скарнами (Сазонов и др., 1997).

Близкий возраст кобальтового оруденения установлен и в ХовуАксынском рудном узле в Туве, где проявлены сходный магматизм и кобальтовое оруденение. Он располагается в структурах южного обрамления Тувинского прогиба и приурочен к сложно построенному тектоническому узлу, в котором интенсивно проявлены разновозрастные магматические и гидротермальные процессы. Геологоструктурная позиция рудного узла определяется его локализацией в горст-антиклинальной структуре, ядро которой сложено осадочновулканогенными образованиями нижнего кембрия, а крылья – силурийскими терригенно-карбонатными и терригенными отложениями, вулканогенно-осадочными образованиями нижнего девона и терригенными породами среднего девона. Магматизм рудного узла представлен кембрийскими габбро-сиенитовыми интрузиями раннедевонскими покровами, силами и дайками лабрадор-битовнитовых порфиритов и оливиновых базальтов, интрузиями габброидов и субщелочных гранитов, а также более поздними (D3-C1) дайками и штоками габбро, долеритов, граносиенитов, сиенит-порфиров.

Кобальтовое оруденение также является разновозрастным и относится к апоскарновому сульфидно-сульфоарсенидному (пирит, пирротин, халькопирит, кобальтин), Ni-Co-As (карбонатно-арсенидные жилы) и Cu-Co-As (теннантит, герсдорфит) типами.

Имеющиеся к настоящему времени геологические и полученные автором изотопно-геохронологические данные (таблица 1), свидетельствуют о том, что, в Хову-Аксынском рудном узле, как и в Абаканском, проявились два этапа формирования кобальтового оруденения, отвечающие двум этапам развития базитового и субщелочного гранитоидного магматизма: раннедевонский и позднедевонско-раннекарбоновый. Характерно, что с поздним этапом (D3-C1) связано формирование ртутного оруденения в Тувинском прогибе: месторождение Терлигхая - серицит из ртутных руд - 357±2,6, кварц-турмалиновых метасоматитов - 365±0,5 млн. лет (Ar-Ar метод).

Последовательность развития процессов магматизма и рудообразования наиболее детально изучена для Юстыдского рудного узла в ЮВ Алтае и СЗ Монголии. Он приурочен к северному окончанию герцинского Делюно-Юстыдского прогиба, выполненного мощной (до км) толщей черносланцевых отложений (D2-3). Эти отложения прорваны интрузиями среднепалеозойских гранитов и даек долеритов, а также малыми интрузиями и дайками граносиенитов, лампрофиров и долеритов пермо-триасового возраста. В структурах Юстыдского прогиба и его складчатого обрамления пространственно совмещено разновозрастное кобальтовое, серебряное, ртутное, молибден- и олововольфрамовое оруденение, формировавшееся в два этапа (таблица 1).

В Юстыдском рудном узле выделено два основных этапа формирования кобальтового оруденения: D3-C1 и P3-T2, в котором, в свою очередь, установлено два возрастных рубежа - P3-T1 и T2;

соответсвующие трем этапам развития базитового, щелочно-базитового и гранитоидного магматизма. По сути, в этом районе пространственно совмещены продукты трех разновозрастных рудно-магматических систем, с эволюцией которых связано формирование трех разновозрастных рудных комплексов: 1) позднедевонскийраннекарбоновый (TR-грейзеновое + Sn-W + Cu-Co-W + Pb-Zn (Ni-Co);

2) пермо-триасовый (Ni-Co-As-U + Cu-Pb-Zn) и 3) триасовый (Ni-Co-As + Cu-Co-As + Ag-Sb + Sb-Hg).

На основе приведенных данных для западной части Алтае-Саянской складчатой области обосновано выделение трех главных этапов проявления гидротермального кобальтового оруденения:

среднепалеозойский (включает раннедевонский и позднедевонскийраннекарбоновый), пермо-триасовый (P3-T1) и раннемеловой (K1), которые отвечают соответствующим возрастным рубежам масштабного развития базитового и щелочно-базитового магматизма в этом регионе.

Раннедевонскому этапу отвечает Ni-Co-As оруденение в структурах обрамления Минусинского прогиба: карбонатно-арсенидные жилы Абаканского месторождения (416-413 млн. лет, Ar-Ar) и района Берикульского месторождения, где оно ассоциирует с раннедевонскими дайками долеритов. В этом регионе широко проявлен базитовый (траппы, силлы, дайки долеритов) и щелочно-базитовый магматизм с возрастом 400,9±6,8 – 406±2,2 (Врублевский и др., 2003). К этому же возрастному рубежу относится и раннедевонский этап формирования кобальтовых руд на Хову-Аксынском месторождении в Туве, определенный по серициту гидротермально измененных пород из зальбандов карбонатно-арсенидных жил в скарнах – 412-403 млн. лет (Ar-Ar). Это отвечает возрасту базитового (потоки базальтов, силлы, дайки и интрузии долеритов и габбро) и гранитоидного (дайки и штоки граносиенит-порфиров – 416 млн. лет, U-Pb SHRIMP) магматизма Тувинского прогиба, в том числе и в Хову-Аксынском рудном узле.

Позднедевонское-раннекарбоновое оруденение широко развито в различных районах западной части АССО. По полученным геохронологическим данным к нему относятся Co-As месторождения Юстыдского прогиба (Каракульское, Караоюкское, Чаганбургазинское и др.) – 349,8±3,9 млн. лет, Cu-Co-As оруденение Хову-Аксынского рудного узла (Узун-Ой, Cu-Co-As этап месторождения Хову-Аксы) – 383,7±4,7 – 349,6 млн. лет, и аналогичное оруденение Абаканского рудного узла в Хакасии (м-ние Хараджуль) – 379,9±3,8 млн. лет (Ar-Ar).

Вероятно, к этому же этапу относится и Co-As месторождение Владимировское в СЗ Алтае, пространственно связанное с базитами чарышского комплекса (D3-C1).

Более молодое пермо-триасовое оруденение проявлено в ЮВ Алтае, Западной Туве и СЗ Монголии. Выделяются два возрастных рубежа его развития: 258-250 и 242-240 млн. лет. К первому из них относится NiCo-Bi-Ag-U минерализация в Южно-Чуйском хребте (ЮВ Алтай), ко второму – Ni-Co-As оруденение Асхатингольского месторождения в Юстыдском прогибе и Байтайгинское в Западной Туве (Борисенко и др., 2009; Митропольский, Кулик, 1975, Третьякова и др., 2010).

Наиболее молодые гидротермальные проявления кобальта связаны с меловым этапом. Проявления этого возраста установлены среди юрских конгломератов Каргинского грабена (ЮЗ Тува, СЗ Монголия) и в Улатай-Чозском районе на юге Тувы, где оно ассоциирует со щелочными базитами и карбонатитами мелового возраста – 116- млн. л. (Никифоров, 2006), 117,2±1,3 млн. лет (Ar-Ar, данные И.Р.

Прокопьева), а также дайками диабазов и интрузиями граносиенитов.

Второе защищаемое положение: формирование кобальтового оруденения Алтае-Саянской складчатой области генетически связано с проявлениями базитового и щелочно-базитового магматизма, что доказывается его пространственно-временной сопряженностью с ареалами развития габбро-гранитных и габбро-сиенитовых интрузий и дайковых комплексов долеритов, а также геохимическими и изотопногеохимическими данными.

Анализ данных о возрастных соотношениях кобальтового оруденения с проявлениями магматизма в рассмотренных выше трех рудных узлах, а также других рудных узлах АССО (Владимировском, Карагемском, Чергакском, Талайлыгском и других) свидетельствует о его тесной временной связи с интрузиями габбро-гранитного и габбро-сиенитового состава и дайковыми комплексами долеритов и лампрофиров, что было детально рассмотрено выше.

Тесная временная корреляция гидротермального кобальтового оруденения с проявлениями базитового магматизма хорошо согласуется с полученными данными изотопно-геохимических исследований. Так, изотопный состав He рудообразующих растворов Ni-Co-As и Ag-Ni-Coарсенидных месторождений, (3He/4He): Бу-Аззер – 6,16-1,75, Тамдрост – 7,07, Актепе – 4,65-2,84, указывает на высокую долю мантийного гелия в составе гидротермальных флюидов (от 10 до 50,5%). Полученные значения близки с данными по соотношению He изотопов (3He/4He=1.06-3.7) из рудообразующего флюида Co-содержащего серебряного месторождения Имитер, расположенного в Анти-Атласе (Марокко), как и месторождение Бу-Аззер (Levresse et al., 2004).

Проблема связи кобальтового оруденения рассмотрена также на основе анализа данных по изотопному составу Pb и Sr. В ХовуАксынском рудном узле изучен изотопный состав свинца галенитов из карбонатно-арсенидных жил Хову-Аксынского месторождения и Pbсодержащих сульфосольно-сульфоарсенидных руд Узун-Ойского месторождения, а также свинца раннедевонских диабазов и долеритов, относимых к торгалыкскому комплексу (D3-C1), с которыми предполагается генетическая связь с Co-оруденением, а также свинца нижнедевонских алевролитов. Полученные значения изотопного состава породных свинцов были скорректированы по накоплению радиогенной составляющей на время 355 и 400 млн. лет, что позволило сопоставить состав рудных и породных свинцов на время рудообразования. Значения изотопного состава свинца галенита из карбонатно-арсенидных жил Хову-Аксынского месторождения близки к линии смешения свинцов диабазов и нижнедевонских алевролитов, исправленных на возраст млн. лет. Состав рудного свинца из сульфосольно-сульфоарсенидного оруденения Узунойского месторождения совпадает с линией смешения свинцов долеритов и алевролитов на 350 млн. лет (рис. 2).

Рис. 2. Изотопный состав свинца пород и руд P3-T (А), D3-C1 (B) и D1 (С) оруденения в Юстыдском (А и В) и Ховуаксинском (С) рудных узлах.

1 – Co-оруденение; 2 – Ag-Pb-Zn и Pb-Zn; 3 – SbHg; 4 –Sn-W и Mo-W; 5 – времени накопления радиогенной составляющей; 6 – линии смешения изотопного состава.

разновозрастное (D3C1) и пермо-триасовое (P3-T1) Co-оруденение пространственно связано с дайковыми комплексами базитов (караоюкский - D3 и теректинский - P3-T1) гранитов. Изотопный состав породного свинца базитов, гранитов и сланцев, исправленный на и 250 млн. лет - возраст оруденения, ограничивает поле возможных его источников (магматический или заимствованный из вмещающих пород).

Большая часть значений изотопного состава части рудных свинцов (Co м-ния Каракуль, Куру-Озек, Кок-Куль и других) попадает в поле породного Pb, что может указывать на преобладание в рудах свинца, заимствованного из вмещающих пород (сланцы, роговики, и др.), чем и объясняется неоднородность его состава.

Близкие результаты получены и по изотопному составу Sr в барите и флюорите кобальтовых месторождений. Отношение 87Sr/86Sr в них охватывает довольно широкий интервал значений от 0,7035 до 0,7140.

Самые низкие значения характерны для барита и флюорита из кобальтовых проявлений Южно-Чуйского ареала (0,7035-0,7065), барита месторождения Хову-Аксы (0,7042-0,7057) и Владимировского (0,7051где проявляются более отчетливые связи с базитовым и щелочно-базитовым магматизмом. Для других месторождений, локализованных в карбонатных породах, скарнах и контактовометаморфизованных терригенных толщах (ЮВ Алтай), отношение Sr/86Sr колеблется от 0,7069 до 0,7140.

Геохимическими доказательствами тесной связи кобальтового оруденения с базитовым магматизмом являются повышенные содержания в рудах элементов платиновой группы и ртути. На основе представительной коллекции кобальтовых руд из разных типов Co месторождений АССО (Хову-Аксы, Абаканское, Владимировское, Каракуль, Асхатин-гол и др.), Тяньшаня (Актепе, Акджилга), Марокко (Бу-Аззер, Тамдрост, Мишуи) и Рудных гор (Яхимов) было проведено изучение содержания в них Pt, Pd. Учитывая известные сложности анализа этих элементов в арсенидных рудах, были использованы разные вольтамперометрический (ТПУ, г. Томск) и сцинтилляционный вариант атомно-эмиссионного анализа с использованием двухструйного плазмотрона (ИГХ СО РАН). Это позволило впервые установить присутствие повышенных содержаний Pt, Pd в рудах разных типов кобальтовых месторождений. Их содержание достигает Pt -1,0, Pd – 1, г/т, а размеры частиц минералов Pt и Pd до15 мкм.

На мантийный источник рудного вещества указывает и присутствие в рудах многих кобальтовых месторождений мира повышенных содержаний ртути (до 0,1% и более) и ее минералов (Hg-серебро, амальгамы серебра, Hg-сфалерит, Hg-золото, паторит и др.), являющейся индикатором мантийных источников рудного вещества (Оболенский, 1985; Озерова, 1986 и др.). Так Hg-содержащее серебро характерно для большинства серебро-арсенидных месторождений:

Порт-Радий, Экобей, месторождений района Кобальт-Гоуганда в Канаде, Конгсберг в Норвегии, Яхимов в Рудных горах, Актепе в Киргизии, Бу-Аззер в Марокко, карбонатно-арсенидных жил Норильского района и многих других (Changkakoti, Morton, 1985; Boyle, Dass, 1971; Essarraj et al., 2005; Коваленкер, 1995; Спиридонов, Гриценко, 2009; и др.). Для Co-сульфоарсенидных месторождений характерно Hg-золото (Акджилга-Чалкуйрюк, Куру-Тигерек в Киргизии, Никель-Плейт и др.). Ртутная минерализация часто тесно пространственно ассоциирует с близким к ней по возрасту кобальтовым оруденением (ЮВ Алтай, Тува, СЗ Монголия и др.).

Таким образом, пространственно-временные соотношения кобальтового оруденения с магматизмом, изотопные (He, Pb, Sr) и геохимические (ЭПГ и Hg) данные свидетельствуют о генетической связи с базитовым магматизмом и участии мантийных источников рудного вещества и флюидов в формировании Co-месторождений.

Третье защищаемое положение: возникновение эндогенной зональности в рудных узлах и рудных полях кобальтовых месторождений связано с пространственным совмещением разностадийных и разноэтапных минеральных ассоциаций. Зональное строение рудных тел связано с изменением геологических и физикохимических условий рудоотложения.

Зональное распределение различных типов рудной минерализации в пределах отдельных рудных зон и узлов отмечалось многими исследователями (Крутов, 1959; Лебедев, 1971, 1984, 1998; Борисенко и др., 1984 и другие), хотя детальных исследований по этой проблеме не проводилось. Подробно она рассмотрена лишь на примере рудных жил Хову-Аксынского месторождения (Лебедев, Борисенко, 1984).

Проведенные автором полевые исследования и анализ имеющихся фондовых материалов показали, что наиболее отчетливо эндогенная зональность кобальтового оруденения проявлена в масштабе рудных узлов и рудных полей крупных кобальтовых месторождений.

Причинами развития зональности, как известно, могут являться разные факторы: эволюция рудообразующих систем и физико-химических параметров рудоотложения, структурные, тектонические, литологические и другие факторы, что уже рассматривалось ранее многими исследователями. Поэтому анализ зональности рудных узлов и рудных полей Со месторождений нами проведен с учетом полученных геохронологических данных о возрасте Со оруденения и полихронности его формирования.

Наиболее часто центральное место в зонально построенных ареалах развития кобальтового оруденения занимает никель-кобальтарсенидное, сменяющееся на периферии медно-кобальтовым сульфоаренидно-сульфосольным и далее Co-содержащим Pb-Zn или медным, часто с баритом (Хову-Аксынский, Юстыдский, КызылОюкский, Абаканский и другие рудные узлы) (рис. 3).

Рис. 3 Схема размещения Ni-Co-As, Cu-Co-As и Ba оруденения в Хову-Аксынском рудном узле (по В.И. Лебедеву). 1 – четвертичные отложения; 2 – нижнеесреднедевонские отложения; 3 –карбоновые породы; 4 – юрские терригенные отложения;

5 – зоны контактового метаморфизма; 6 – раннепалеозойские отложения; 7 – гранитоиды;

8 – разрывные нарушения; 9 – Ni-Co-As; 10 – Cu-Co-As, 11 - Ba.

Как было показано ранее, в Хову-Аксынском и Абаканском рудных узлах карбонатно-арсенидные жилы, локализованные в центральных их частях, формировались в раннем девоне (около 410 млн. лет), а более позднее (380-350 млн. лет) Cu-Co-As (теннантит-герсдорфитовое) образует более широкий ареал, перекрывающий более локальный ареал развития Ni-Co-As оруденения. В Абаканском рудном узле от центра зон к периферии для Cu-Co-As оруденения устанавливается направленное изменение его минерального состава:

теннантит+герсдорфит+кобальтин теннантит+герсдорфит+ халькопиритгаленит+сфалерит+халькопирит+теннантит+герсдорфит халькопирит+Ni-Co-пирит+барит. В этом же направлении меняется состав рудных минералов (Fe, Zn, Sb в теннантите, Fe в сфалерите и т.д.), температуры отложения руд (от 145-105 до 115-80 град) и коцентрация рудообразующих растворов (от 29,5-18 до 28-8 мас.%). Все это свидетельствует о проявлении в этих рудных узлах двух типов зональности: стадиальной (Ni-Co-As Cu-Co-As) и фациальной (для Cu-Co-As оруденения). Сходный характер в размещении кобальтового оруденения устанавливается и в рудных узлах, где центральное положение занимает высокотемпературное кобальтовое сульфоарсенидное оруденение, сменяющиеся по периферии Cu-Pb-Zn кобальтсодержащим и далее медными проявлениями (Владимировский, Юстыдский и другие рудные узлы). Так во Владимировском рудном узле проявляется направленное изменение (от центра к периферии) минерального состава руд раннего, Со-сульфоарсенидного этапа:

кобальтин+пирротин+пирит+молибденит данаит+саффлорит+ пирротин+халькопирит пирротин +халькопирит+Ni-содержащий арсенопирит+бравоит, что является отражением фациальной зональности кобальтового апоскарнового оруденения. Такая же фациальная зональность установлена и в Юстыдском рудном узле для позднедевонского кобальтового сульфоарсенидного оруденения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основными результатами проделанной работы являются:

1. На основе изучения обширного фактического материала для АлтаеСаянской кобальтоносной провинции впервые обосновано выделение четырех основных возрастных этапов формирования гидротермального кобальтового оруденения: раннедевонского (D1), позднедевонскораннекарбонового (D3-C1), раннемезозойского (P3-T1-2) и позднемезозойского (K1).

2. Установленные этапы формирования Co-оруденения отвечают соответствующим возрастным рубежам масштабного проявления базитового и щелочно-базитового магматизма в этом регионе, в ареалах развития которого локализуются все основные проявления кобальтовой минерализации.

3. По данным геологических и изотопно-геохронологических исследований в контурах конкретных кобальтоносных узлов (Абаканский, Хову-Аксынский, Юстыдский и др.) прослежена хронология развития процессов магматизма и рудообразования, выявлен многоэтапный характер их проявления и установлена возрастная корреляция кобальтового оруденения с соответствующими базитовыми, щелочно-базитовыми и гранитоидными комплексами.

4. Использование изотопно-геохимических и геохимических методов исследований позволило установить полигенность источников рудного вещества, которыми являлись как магматические расплавы, так и вмещающие оруденение породы, и обосновать роль мантийных флюидов в формировании кобальтовых руд.

5. Установлены два основных типа зонального размещения гидротермального кобальтового оруденения – стадиальная и фациальная зональность. Главным фактором развития зональности стадиального типа, характерной для рудных узлов, является многоэтапность рудномагматического процесса и пространственное совмещение ареолов проявления разнотипного и разновозрастного оруденения. Фациальная зональность проявляется в пределах месторождения и является результатом направленного изменения геологических, литологических и физико-химических условий рудообразования.

6. Впервые в рудах кобальтовых месторождений АССО установлены повышенные концентрации Au и ЭПГ, что не только является показателем связи кобальтовых месторождений с базитовым магматизмом, но и важно для оценки промышленной значимости комплексных руд этих месторождений.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Павлова Г.Г., Борисенко А.С., Говердовский В.А., Травин А.В., Жукова И.А., Третьякова И.Г. Пермо-триасовый магматизм и Ag-Sb оруденение ЮВ Алтая-СЗ Монголии // Геология и геофизика, 2008, т. 48, № 7, с. 720-733. (рекомендовано ВАК) 2. И.Г. Третьякова, А.С. Борисенко, В.И. Лебедев, Г.Г. Павлова, В.А. Говердовский.

Возрастные рубежи формирования кобальтового оруденения Алтае-Саянской складчатой области и его корреляция с магматизмом.// «Геология и геофизика», т. 51, №9, 2010, с.

1379-1395. (рекомендовано ВАК) 3. В.А. Говердовский, И.Г. Третьякова. Геологическое строение, магматизм и металлогения Юстыдского рудного узла Алтая. – Горно-Алтайск: Изд-во Высоцкая Г.Г., 2011. – 248 с.

4. Третьякова И.Г., Борисенко А.С., Лебедев В.И. Рудно-магматические системы гидротермальных кобальтовых месторождений. В кн. «Модельный анализ развития континентальных мантийно-коровых рудообразующих систем», отв. ред. Г.В. Поляков.

Издательство СО РАН, Новосибирск, 2009.- 409 с.

5. Лебедев В.И., Третьякова И.Г., Павлова Г.Г. Условия и возрастные рубежи формирования гидротермального кобальтового оруденения Алтае-Саянской орогенной области // Материалы Двенадцатой научной студенческой школы «Металлогения древних и современных океанов – 2006. Условия рудообразования», Миасс, 2006. с.81-85.

6. Третьякова И.Г., Лебедев В.И. Благородные металлы (Au, Ag, Pt, Pd) в рудах Ni-Co-As, Cu-Co-As и Co-As месторождений Алтае-Саянской складчатой области. // Материалы Тринадцатой научной студенческой школы «Металлогения древних и современных океанов–2007. Гидротермальные и гипергенные рудоносные системы», Миасс, 2007. с.49A.A. Obolenskiy, A.S. Borisenko, E.A. Naumov, I.G. Tretjakova. Ore-forming systems of Ni, Co-As; Au-Hg and Hg deposits within the framework of mantle plume metallogeny. // Large Igneous Provinces of Asia, Mantle Plumes and Metallogeny: Abstracts of the International Symposium. – Novosibirsk: Publishing House of SB RAS. – 2007. p.185- 8. I.G. Tretjakova, A.S. Borisenko, V.I. Lebedev & E.A. Naumov. New data on mineral composition of ores, zoning and age of cobalt deposits in Altai-Sayan Orogenic Area. "Digging Deeper" Proceedings of the 9 Biennial SGA Meeting, Dublin, Ireland, 2007, p.381- 9. Третьякова И.Г., Борисенко А.С., Лебедев В.И., Прокопьев И.Р. Кобальтовое оруденение Алтае-Саянской складчатой области: возраст и геохимические особенности руд // Материалы Четырнадцатой научной студенческой школы «Металлогения древних и современных океанов – 2008. Рудоносные комплексы и рудные фации», Миасс, 2008.

с.144-149.

10. Борисенко А.С., Федосеев Г.С., Поляков Г.В., Изох А.Э., Лебедев В.И., Наумов Е.А., Третьякова И.Г.. Базитовый магматизм и эндогенное оруденение Алтае-Саянской области и Северной Монголии // Петрология литосферы и происхождение алмаза. Сборник тезисов докладов международного симпозиума, посвященного 100-летию со дня рождения академика В.С. Соболева. Новосибирск, 2008.

11. Третьякова И.Г., Борисенко А.С., Лебедев В.И., Коробейников А.Ф. Благородные металлы в рудах гидротермальных кобальтовых месторождений // Прогноз, поиски, оценка рудных и нерудных месторождений – достижения и перспективы. Сборник тезисов докладов научно-практической конференции (Москва, ЦНИГРИ). М.:ЦНИГРИ. 2008. С.

182.

12. I. Tretyakova, G. Fedoseev, E. Naumov, A. Borisenko, V. Lebedev. The cobalt deposits of the South Khakassia: Contents of noble metals, age and relationship with magmatism. International Geological Congress, Oslo, Norway, 2008 CD-publication, MRD- 13. I.G. Tretiakova, A.S. Borisenko, E.A. Naumov, V.I. Lebedev. The hydrothermal cobalt deposits of the Altay-Sayan fold area (Russia): age and relationships with magmatism // "Smart Science for Exploration and Mining" Proceedings of the Tenth Biennial SGA Meeting, Townsville, 2009, Vol.1, p.297-299.

14. I. Tretiakova, A. Borisenko. Au, Ag and PGE in ores of hydrothermal cobalt deposits of Altay-Sayan fold area (Russia). Society of Economic Geologists 2010 Conference Keystone Resort, Colorado September 30 – October 9, 2010, extended abstract, CD-publication.

15. V.A. Goverdovskiy, G.G. Pavlova, A.S. Borisenko, I.G. Tretyakova. Cobalt mineralization of SE Altai and NW Mongolia // Magmatism and metallogeny of the Altai and Adjacent Large Igneous Provinces with an Introductory Essay on the Altaids. NHM/ CERCAMS, London, 2007, 294 p. ISBN 5-91220-008-6.

Таблица 1. Возрастная корреляция магматических и рудообразующих процессов в основных кобальтоносных рудных узлах АССО.

Воз Юстыдский рудный узел Абаканский рудный узел Хову-Аксынский рудный узел раст Ag-Sb оруденение млн. лет (Ar-Ar) Cидеритовые – 238±2,5 млн. лет (Uжилы с Ni-Co-Bi- Pb SHRIMP) Ag-U оруденением Ni-Co-As жилы – Долериты P3 258-250 млн. лет теректинского 349,8±3,9 млн. лет Грейзены с TRминерализацией – 351,4±1,4 млн. лет Sn-W-грейзеновое 359,0±3,4 (плато), 352±6 (изохрона) млн. лет (Ar-Ar) Рис. 1 Схема размещения кобальтового оруденения Алтае-Саянской складчатой области.

1 - мезозойско-кайнозойский чехол Западно-Сибирской плиты; 2 - верхнепалеозойско-триасовая континентальная моласса Кузнецкого прогиба (pull-apart basin); 3 – верхне-палеозойские вулканические породы; 4 верхнедевонско-нижнекаменноугольные комплексы; 5 - верхнекембрийско-ордовикско-силурийские морские отложения; 6 - венд-кембрийские отложения; 7 - архейско-протерозойские метаморфические толщи; 8 тектонические нарушения; геологические границы; 9 -11 месторождения и рудопроявления: 9 - Ni-Co-As, 10 - CuCo-As, 11 - Co-As; 12-14 – ареалы развития разновозрастного оруденения: 12 – D1 и D3-С1, 13 – P2-T2, 14 – K1.