Изотопный состав углерода травертинов. Интерес к происхождению травертинов обоснован тем, что в пределах рудных полей Северного Кавказа их широкое распространение интерпретируется как поисковый признак для рудных месторождений, содержащих карбонат (А.А. Бойков и др. 1982, 1995).

Травертин широко развит в пределах рудных полей Восточного Кавказа - Хнов-Бор-чинском, Куруш-Мазинской рудоносной зоне, в Кизил-Деринском рудном поле. Но наиболее широко он распространен в бассейне р. Курдул, в связи с известной здесь Курдульской интрузией основного состава. Травертины известны и в районах, где не отмечены магматические и рудные образования как в пределах орогена, так и на приморской низменности.

Анализ распространенности показывает, что наличие травертиновых образований само по себе не может служить поисковым признаком на рудные месторождения: они только свидетельствуют о том, что существовали углекислые источники, из которых отлагался карбонатный материал. Какой материал выносится этими источниками - это мы и попытались решить геохимическими исследованиями.

По химическому и изотопному составу углерода травертинов д¹³С очень сходны с жильными карбонатами. Исходя из минералогии, геологии и аналитических данных, можно сказать, что травертины в комплексе с другими показателями, могут рассматриваться в качестве положительных поисковых признаков на рудные полезные ископаемые. Травертины отличаются от осадочно-диагенетических образований с сульфидами утяжелением изотопного состава углерода.

4.3 Изотопный состав свинца галенитов рудных образований.

В диссертации проанализирован изотопный состав свинца галенитов 15 рудопроявлений и месторождений (включая Кизил-Дере, Филизчай) Приводораздельной металлогенической зоны восточной части Большого Кавказа. Изотопный состав свинца позволяет делать выводы и судить о генезисе рассматриваемых объектов - вернее генезисе источника свинца в изучаемом объекте, возрасте и масштабности оруденения.

Существуют представления, что колчеданное оруденение по Восточному Кавказу связано с условиями формирования структур растяжения - зон спрединга (рифтоподобные структуры и т.д.). Полученные определения изотопного состава свинца свидетельствуют о близости источников свинца к структурам, формирующимся в условиях сближения плит - субдукции. Изучение изотопов аргона в ГЖВ кварца рудных образований Приводораздельной металлогенической зоны также показало, что по изотопной характеристике аргона - это продукты необедненной мантии, характерной для зон горячих пятен (точек) мантии. Они имеют величину Ar (40/36) до 300-450. В то время как для обедненной мантии, отмечающейся в зонах растяжения, эти величины достигают больших значений - до 25000. В целом по изотопам свинца галенитов колчеданных месторождений Восточного Кавказа можно сделать следующие выводы.

1. Источником свинца изученных месторождений являются одновозрастные образования, возможно гранитоиды палеозойского возраста.

2. Для промышленных объектов (Кизил-Дере, Филизчай) характерен свой изотопный состав свинца, что позволяет дать общую перспективную оценку других рудных объектов с подобным изотопным составом свинца.

Глава 5. Минералогические и геохимические особенности кварца в терригенных, аутигенных и рудных образованиях.

5.1. Кварц в аутигенных образованиях.

Формирование кварца происходит в разные стадии седиментогенеза. Он отмечается в цементе песчаников (регенерационный кварц), конкрециях, септариях, трещинах синерезиса и катаклаза, тенях давления метакристаллов, фрамбоидов и конкреций. По времени образования в процессе седиментогенеза можно выделить три разновидности кварца: сингенетично-диагенетический в основной массе конкреций; диагенетический - септорные прожилки в конкрециях, формирующихся в процессе обезвоживания (синерезиса) гелей; метаморфогенный - "выполняющий тени" давления вокруг метакристаллов пирита, трещины катаклаза пиритовых конкреций, сгустков, регенерационный кварц - нарастающий вокруг кварцевых обломков в песчаниках.

Сингенетичный кварц в конкрециях по внешнему облику (белый цвет), развитию ГЖВ по трещинам синерезиса, рентгеноструктурным параметрам аналогичен жильному кварцу. Отмеченные данные расширяют представления о возможности образования кварца в различных условиях. Это созвучно с представлением некоторых исследователей о формировании отдельных кварц-сульфидных залежей в регионе в подводных условиях.

5.2 Трещины синерезиса с кварцем, как генетический признак колчеданных руд (месторождение Кизил-Дере).

Наличие метаколлоидных форм в рудах колчеданных и других месторождений отмечается многими исследователями для Урала и других регионов. Не являются исключением и колчеданные месторождения Восточного Кавказа - Филизчай, Кизил-Дере, Кацдаг. Нами метаколлоидные формы - почковатые, глобулярные агрегаты сульфидов в срастании с кварцем и сгустками карбонатов, трещины синерезиса отмечались на месторождении Кизил-Дере и рудопроявлениях Горного Дагестана - Мушлак, Верхне-Мициратхетское, Скалистое и др.

Изучение пирит-пирротиновых массивных руд, составляющих основу месторождения Кизил-Дере, показывает наличие в них трещин синерезиса гелей сложного кремнезем-сульфидно-карбонатного состава. Это обычные образования, устанавливаемые под микроскопом почти в каждом образце. Образование маломощных, короткопротяженных прожилков, отмечаемых в шлифах, можно объяснить только дифференциацией вещества при синерезисе сложного геля.

Макроскопически метаколлоидные текстуры в настоящее время хорошо выражены в штуфных образцах пиритовых руд в отвалах штолен. В процессе длительного выветривания на плоскостях этих обломков проявились типичные рисунки метаколлоидных текстур - овальные, округлые, сглаженные, неправильной формы скопления мелкозернистого пирита.

О прохождении кремнезема через коллоидную стадию свидетельствует постоянное наличие микротрещин в кварце, выполненные глобулярными включениями, преимущественно, жидкого состава, газовая фаза в них отмечается в виде быстродвижущегося маленького пузырька. Эти ГЖВ характеризуются низкими температурами гомогенизации (150-90^оС) по А.Г. Твалчрелидзе и др. (1981). Приведенные данные хорошо согласуются с представлениями об образовании кварца при полимеризации кремнезема с прохождением через стадию опала по Р. Айлеру и др. (1982).

Наличие метаколлоидных форм жильных минералов и сульфидов в колчеданных рудах свидетельствует о прохождении рудного вещества через коллоидную стадию, которая может проявиться и в колчеданных гидротермально-осадочных рудах и в жильных кварц-сульфидных образованиях.

На отдельных образцах колчеданных руд, образующихся на дне моря, хорошо видны поверхности соприкосновения кварц-сульфидного геля с водой и с подстилающим илисто-глинистым материалом. Почковидная поверхность и трещины синерезиса, секущие её, их структурные особенности и строение трещин являются генетическими признаками образования колчеданных руд в придонных условиях.

В конкрециях также широко развиты трещины синерезиса, выполненные кварцем, сульфидами железа, полиметаллов и карбонатом. Их следует отличать от трещин катаклаза, для жильных минералов которых характерно волокнистое строение.

Таким образом, трещины синерезиса в колчеданных рудах могут играть роль генетических признаков, а в конкрециях - разделять диагенетический и метаморфогенный этапы их развития.

5.3 К природе силицитовых обломковидных образований в пиритовых рудах месторождения Кизил-Дере.

Медно-пирротиновое месторождение Кизил-Дере входит в состав Приводораздельной металлогенической зоны в Горном Дагестане. По генезису сульфидных залежей этого объекта высказаны самые различные взгляды (Смирнов В.И., 1967; Полищук И.Б. и др., 1970, 1974.1980; Труфанов Н.В. 1979; Осетров О.А., 1978; Твалчрелидзе А.Г. и др., 1981; Маркус М.А., 1985; Буадзе и др., 1973; Паливода Н.К., 1977; Холодов В.Н., 1989; Курбанов М. М., 1998 и др.), обосновывающие экзогенные или эндогенные источники рудного вещества и различные условия формирования рудных тел - в тектонических полостях, на дне морского палеобассейна, образование в процессе метаморфизма в песчано-глинистых толщах.

На месторождении отмечаются брекчиевидные руды с обломочками осадочных пород, сцементированных сульфидами железа (рис.6). Считается, что обломки в брекчиевидных рудах представлены вмещающими (месторождения) породами - рассланцованными аргиллитами, алевролитами, подверженными окварцеванию в виде тонкой сети кварцевых прожилков.

Сторонники гидротермально-метасоматического способа образования месторождения видят в наличии обломков пород в рудах хороший аргумент, уверенно подтверждающий эпигенетический способ образования рудных залежей.

Мы провели изучение обломочков пород из сульфидных руд месторождения Кизил-Дере и рудопроявлений жильной кварц-сульфидной формации - Водораздельное, Хал, Маза. В результате изучения установлено, что обломочки в колчеданных рудах представлены раскристаллизованным кремнистым гелем, а в жильных рудах - рассланцованными, окварцованными боковыми породами (рис.7).

Не обнаружено в силицитах по данным изучения слюд и изотопного соотношения (40/36) аргона остаточных признаков вмещающих пород, в случае предположения преобразования их в процессе формирования рудных залежей. В силицитах аргоновое отношение изменяется от 357 до 403 в боковых породах до 783. В них определена политипная модификация слюд 1Мd, во вмещающих породах - 2М.

Рисунок 7. Микрофотографии обломков видных силицитов в пиритовых рудах месторождения Кизил-Дере (А, Б) и обломков вмещающих пород в рудах месторождения Водораздельное (В, Г).

[А] - криптозернистый силицит. Основная масса - криптозернистый силицит, полоски - трещины синерезиса выполненные Кварцем, в центре диагенетическое карбонатно-пиритовое обособление, черные вкрапления - пирит, ник. ¦.

[Б] - то же, что и на рисунке В, ник.+.

[В] - обломочек вмещающих пород из пирротиновых руд, основная масса - глинистые сланцы, черное - агрегаты пирита, белое - кварц, ник. ¦.

[Г] - прокварцованный и серитизированный обломочек вмещающих пород в сульфидной руде: основная масса - серитизированные глинистые сланцы, белое - кварц, черное - пирит, ник. ¦.

Обломочки пород в жильных кварц-сульфидных рудах являются фрагментами боковых пород, что хорошо видно при микроскопическом их изучении (рис.7).

Таким образом, изучение обломков в рудах является дополнительным критерием познания генезиса колчеданных руд.

5.4 Рентгеноструктурные и геохимические особенности кварца различных генетических образований Восточного Кавказа.

5.4.1 Рентгеноструктурные параметры кварца.

В пределах геосинклинальной части Восточного Кавказа основными объектами, содержащими кварц, являются образования - производные базальтоидного магматизма: колчеданно-полиметаллические месторождения (Кизил-Дере, Филизчай, Катех и др.), проявления жильной кварц-сульфидной формации (Хал, Джиг-Джиг, Маза и др.); кварцевые, кварц-карбонатные зоны, жилы, хрусталеносные проявления и месторождения (Айшат-Кули, Гороколоб и др.) - латераль-секреционного происхождения (типа альпийских жил). В незначительном количестве свободный кремнезем (кварц) содержится в магматических образованиях - кварцевых диабаз-порфиритах и в кислых магматических породах различных фаций слаборазвитых на территории. Терригенный кварц в мезозойских отложениях горной части В. Кавказа, отмечающийся в алевролитах, песчаниках, конгломератах, имеет источники сноса согласно палеофациальных исследований - южную сушу и местные источники, возможно, гранитоиды Центрального Кавказа.

В равнинной части Восточного Кавказа, в пределах Терско-Каспийского прогиба кварц отмечается в связи с гранитоидами и связанными с ними роговиками, т.е. кварц производный гранитоидного магматизма (площадь "Юбилейная" и др.). Терригенный кварц осадочных пород является продуктом разрушения указанных образований; а также метаморфических толщ северной суши, согласно палеофациальных исследований. По кварцам отмеченных генетических разновидностей проведено определение рентгеноструктурных показателей - а, с, СКС (таб.1).

Таблица 1

Статистические характеристики рентгеноструктурных показателей (СКС, a, c) кварца различных образований

Примечание: d = Х_max - X_min, R - размах от Х_min до Х_max, Х - среднее значение .

В колонке №3 рядом с (Х) цифрой обозначено количество образцов.

Колчеданное оруденение (месторождение Кизил-Дере), определение провели по кварцам всех генераций, прослежено изменение параметров по падению рудных тел, исследован кварц зоны окисления. Исходя из проведенных анализов, установлены следующие особенности. С глубиной от горизонта 2000 м до горизонта 1200 м происходит уменьшение СКС от 0.139 до 0.136, а затем увеличение до 0.142, параметры кристаллической решетки: а - от 4.9149 до 4.9147, с - увеличивается на горизонте 1600 м от 5.4073 до 5.4082, а затем снижается до 5.4067 на горизонтах 1400 и 1200 м. Намечается тенденция - с глубиной СКС незначительное увеличение, а - некоторое уменьшение в интервале 1400-1200 м, с - постоянное уменьшение (исключая горизонт 1600 м). По кварцам отдельных генераций (кварц 2) отмечается следующее: скважина 127 на расстоянии 50 м с глубиной произошло увеличение СКС от 0.122 до 0.157, а - увеличилось на 0.0006, с - на 0.0004. По скважине 170 с глубиной на протяжении 150 м СКС увеличилось от 0.112 до 0.157, на 0.045, а - 0,0015, с - увеличилось на 0.0006. Эти градиенты свидетельствуют об определенной тенденции - увеличении рентгеноструктурных показателей с глубиной.

Зона окисления рассматривается всеми исследователями как окисленные, выщелоченные и выветрелые рудные тела, выходившие на дневную поверхность. Казалось бы, рентгеноструктурные параметры кварца зоны окисления должны соответствовать таковым кварцу рудных тел или изменяться в соответствии с намеченной тенденцией. Но кварцы зоны окисления не вписываются в эту схему.

Сравнивая параметры кварца рудных тел и зоны окисления (таб.2) можно видеть их контрастное различие, особенно увеличение СКС, среднее от 0,140 до 0,165, а параметры элементарной ячейки уменьшаются.

Таблица 2

Рентгеноструктурные показатели кварца месторождения Кизил-Дере.

Эти изменения нельзя объяснить градиентом рентгеноструктурных величин. Так СКС для рудных тел на протяжении (по падению) 800 м ниже горизонта 2000 м изменялось в пределах 0.13-0.14, а выше 2000 м вдруг резко возросло. Для кварца рудных тел СКС выше 0.16 не отмечено, для кварца же сыпучки из 10 анализов значения выше 0.16 отмечены в 7 пробах. Полученные результаты по СКС сопоставимы с жильными кварц-сульфидными про явлениями (Хал, Маза, Куруш). Поэтому эти данные позволяют предположить, что зона окисления левобережной залежи Кизил-Дере развивалась по рудным телам иной формационной принадлежности, чем это принято считать.

Рудопроявления жильной кварц-сульфидной формации наиболее широко распространены среди рудных образований В. Кавказа. И хотя не доказана промышленная значимость, наиболее крупные из них можно отнести к непромышленным месторождениям по уровню их изученности на сегодняшний день (Хал, Тукиркиль, Маза, Скалистое). Основным минералом рудных тел этих проявлений является кварц, содержание его составляет до 90-95%. Проведенные анализы показали, что для кварцев этого типа оруденения характерны высокие параметры ячейки (а - 4.9175, с_{ср. -} 5.4075). Это самые большие значения из всех проанализированных разновидностей кварца. Мы объясняем это повышенными концентрациями алюминия, интенсивно влияющими на параметры кристаллической решетки. В рудную стадию на проявлениях Хал, Тукиркиль появляется диккит. На рудопроявлениях (Сумрайкам, Маза), где диккита нет, а следовательно в рудообразовании алюминий не участвовал, параметры элементарной ячейки значительно меньше.

Прожилки кварца широко развиты как в самой рудносой зоне (Главный и Боковой хребты), где отмечены рудные формации и магматические образования, так и за её пределами.

По рентгеноструктурным показателям выделено два типа прожилков: в бассейне р. р. Курдул и Карата с низкими значениями СКС и бассейн р. р. Огалматхет, Мициратхет, Катухчай, Ахтычай - с высокими значениями. Параметры (а, с) элементарной ячейки этих групп кварца не слишком различаются. Увеличение СКС происходит в прожилках более тесно связанных с рудным процессом (второй тип).

Кварц роговиков, связанных с гранитоидами. Площадь "Юбилейная".

Наиболее реальным и крупным коренным источником кварца равнинной части рассматриваемой территории являются гранитоидные интрузии и связанные с ними роговики. Они вскрыты бурением на нефтегазовой площади "Юбилейная" на глубинах 4385-4595 м, в палеозойском фундаменте. Проведенные анализы показали наиболее стабильные величины СКС - 0.099-0.114, ср. (по 11 пробам) - 0.104, а - 4.9132-4.9151, ср. - 4.9153, с - 5.4043-5.4070, ср. - 5.4060, отличающиеся от всех рассмотренных генетических разновидностей кварца малой величиной СКС и малыми её вариациями.

Кварц гранитоидов Центрального Кавказа. Был проанализирован кварц гранитоидов Малкинского комплекса Белореченской зоны и Улукамского, Белореченского и Вазохохского комплексов, развитых в зоне Главного Хребта.

Для этой разновидности кварца характерен небольшой размах вариаций СКС, параметр а - имеет довольно низкие значения в сравнении с гидротермальными кварцами, а с - сопоставим величинам других генетических групп.

Это все мы рассматривали показатели кварца различных образований модельных объектов, генезис которых известен. Далее рассматривается терригенный кварц различных образований, определение генезиса источников сноса которых представляет большой интерес.

Кварц мономинеральных галек внутриформационных конгломератов Куруш-Мазинской рудоносной зоны, встречающихся совместно с рудо - и петрокластами, что описывалось выше. Рентгеноструктурные показатели кварцевых галек Рагданчайских конгломератов близки кварцу месторождения Кизил-Дере, Сумрайкамские конгломераты сопоставимы по СКС с кварцем жильных кварц-сульфидных проявлений Хал, Куруш, Маза. Аналогичное различие отмечается и для конгломератов Хнов-Борчинского рудного поля: Огалматхетские кварцевые гальки близки по СКС к жильным образованиям, Катухчайские - к колчеданным рудам. Но это ни в коем случае не кварц платформенных гранитоидов, что трактовалось отдельными исследователями. Для сопоставления с модельными объектами представляет интерес изучение терригенного кварца песков месторождения Серное и бархана Сары-Кум. Эти образования приурочены к полосе средне-миоценовых отложений, простирающихся в предгорной части Дагестана от р. Сулак до г. Дербент.

По результатам рентгеноструктурных анализов кварца этих песков можно сказать, что кварц чокракских отложений (месторождение Серное) тяготеет к гранитам по величине СКС, а, с, диапазону их разброса. В кварце бархана Сары-Кум и песчаном карьере видны особенности кварцевых роговиков - снижение СКС до 0.107-0.105. Невысокий диапазон разброса этих величин свидетельствует о крупномасштабности источников терригенного кварца - т.е. это были гранитоидные массивы.

Не меньший интерес представляет изучение типоморфных особенностей кварца осадочных толщ мезозоя (лейас-ааленского рифтогенного прогиба) восточной части мегантиклинория Большого Кавказа, особенно в связи с колчеданным рудообразованием. Поэтому мы, в первую очередь, провели определение рентгеноструктурных параметров терригенного кварца верхне-тоарских песчаников ю. - в. части Б. Кавказа, сопряженных с формированием внутриформационных конгломератов, содержащих продукты разрушения колчеданных залежей, в том числе и кварца. Последний отбирался из песчаников долин рек Рагданчай, Ахтычай, Кизил-Дере (Хнов-Борчинское и Курушское рудное поле).

Из палеофациальных исследований следует, что источником терригенного материала могла быть южная суша - наиболее близкорасположенная, северная суша - удалена более чем на 100 км, и местные источники по данным Ч. Халифа-Заде, А.М. Магомедова, В.У. Мацапулина и др.

Проведенные исследования рентгеноструктурных особенностей терригенного кварца показывают, что среди проб этого кварца есть аналоги кварца колчеданных и жильных кварц - сульфидных образований. До проведения исследований мы располагали данными, что в формировании верхнетоарских (ногабская свита) и нижнеааленских отложений принимают участие продукты разрушения местных источников сноса, представленных колчеданными залежами и связанных с ними кварц-серицитовыми гидротермалитами с сульфидной (галенит, сфалерит) минерализацией. Полученные результаты подтверждают имевшееся предположение и дают дополнительную информацию о широком участии продуктов разрушения рудных залежей в формировании терригенных толщ. Все это хорошо "работает" на представления о перспективности отмеченных отложений в пределах Куруш-Мазинской рудоносной зоны и Хнов-Борчинского рудного поля на скрытое колчеданное оруденение. Причинами вариаций рентгеноструктурных показателей кварца являются условия минералообразования и элементы-примеси. Так Р. Айлер (1982), Г.А. Юргенсон (1984), Е.Б. Трейвус (1987) и др. отмечают, что увеличение температуры образования и скорости роста кварца влечет за собой уменьшение параметров решетки, а следовательно, и СКС. Изоморфные примеси (Al, Fe, Ti и др.) увеличивают параметр с, а интерстициональные (Na, Li, Ca и др.) - а. Увеличение общего количества структурных примесей ведет к увеличению параметров элементарной ячейки кварца. Зависимость между скоростью роста кварца, параметром элементарной ячейки "с" и концентрацией Al₂O₃, между скоростью роста "а" и концентрацией Na₂O приведены на рисунке 8, из которого следует, что образование рассмотренных кварцев происходило преимущественно при относительно высоких скоростях роста, повышенном содержании алюминия и натрия.

Рассмотренные кварцы можно ранжировать по температуре образования от низко - к высокотемпературным: кварц-сульфидные жильные проявления - горный хрусталь - безрудные прожилки - колчеданные руды - роговики гранитоидов - гранитные интрузии. В соответствии с этой градацией и происходит изменение рентгеноструктурных параметров - СКС, а, с.

Рисунок 8.

Параметры элементарной ячейки кварца в пирамиде роста в зависимости от скорости роста (по Трейвусу и др. 1986).

На диаграмму нанесены параметры элементарной ячейки кварца (а, с) различных образований Восточного Кавказа, полученные нами - заштрихованная область.

5.4.2 Элементы - примеси в кварцах различных образований.

Собраны данные по 14 элементам-примесям (Cr, Zn, Pb, Ag, Sn, Mo, Ni, Mn, Ti, V, Cu, Zr, Al, Co) собственные определения и литературные по всем разновидностям кварца, которые выделялись при рентгеноструктурных исследованиях. Проведенный анализ материалов позволяет сделать следующие выводы. К характерным типоморфным примесям кварца месторождения Кизил-Дере отнесены Cu, Mo, Ba, V, Mn, для кварца зоны окисления характерны высокие содержания Sb, As, наличие W, Bi, V, Pb, Ge, Mo, Sn, Ag, Au - т.е. зона окисления выделяется также как и по рентгеноструктурным показателям. Для жильного кварц-сульфидного оруденения (с PbS, ZnS) стабильно и в повышенных концентрациях отмечаются: Zn, Cu, Ag, Ni, Cr, Mn, Al, Ti, для кварц-халькопиритового - Cu, Co, V, Al, Mn. Безрудные кварцевые жилы характеризуются низкими концетрациями отмеченных выше рудных элементов-примесей.

Для кварца гранитоидов Центрального Кавказа характерно снижение концентрации всех элементов-примесей, обнаруженных в рудных и безрудных образованиях.

В монофракциях терригенного кварца из песчаников ногабской свиты верхнего тоара, в сравнении с кварцем рудных образований происходит резкое увеличение Cr (15-20 x), Ni (3х), V (30-40 х), Co (2-3x), Ga (2-2,5 х), Sn (2х); уменьшается содержание Cu (1,5 х), Ge (2x), Pb (10x). Судя по элементам - примесям, при образовании отмеченной свиты в отложения попадал и кварц рудных образований. Это согласуется с рентгеноструктурными показателями. По элементам-примесям в кварце галек внутриформационных конгломератов можно сказать, что разрушались колчеданно-полиметаллические залежи и сопряженная с ними прожилковая кварц-сульфидная минерализация.

Для кварцевого песка месторождения Серное характерны: низкое содержание Mn, высокое - Fe, Ca, Mg, Al, среднее содержание рудных компонентов - признаки, характерные для кварца гранатоидов Ц. Кавказа.

5.4.3 Температура б - в перехода кварца различных образований.

При нагревании кварца происходит переход от низкотемпературных модификаций (б) к высокотемпературным (в) при температуре 573⁰С. Однако в природных кварцах за счет структурных примесей эта характерная точка перехода непостоянна и меняется около стандартного значения. Таким образом, отклонение свидетельствует прежде всего о наличии дефектов кристаллической решетки кварца и структурных примесей в ней. Нами проведены определения Т⁰С б>в перехода в кварцах месторождения Кизил-Дере (зона окисления), рудопроявления кварц-сульфидной формации - Маза, Серное, Хал; безрудных кварцевых жилах - Курдул, Ахтычай, Карата, Галагатхет, Огалматхет; кварца роговиков площади "Юбилейная". Результаты определений температуры отмечены в области от 550⁰С до 580⁰С. Сопоставление этих данных с рентгеноструктурными показателями показывает отсутствие корреляционной связи между ними. Но можно отметить, что для рудопроявления Хал отмечены максимальные величины а, с, СКС и максимальный размах температуры отклонения 27⁰С (550-577). В комплексе с рентгеноструктурными показателями и элементами-примесями Т⁰С (б>в) может служить генетическим показателем терригенного кварца.

Рисунок 9. Соотношение между величинами 40Ar/36Ar, полученные для кварца различных образований Дагестана (II) и литературным данным (I) по И.Н. Толстихину.

(I)

1-ультраосновные включения и ксенокристаллы в базальтах;

2-океанические базальты;

3-породы континентальной коры, содержащие захваченные газы;

4-атмосфера Земли;

5-гидротермы разных регионов мира;

6-волнистой линией возле знаков в 1,2 показана принадлежность образцов к структурам типа «горячих пятен».

(II)

1-кварц различных рудных образований Дагестана, одна клетка

соответствует трем образцам;

2-роговики, связанные с гранитоидами;

3-дайки диабазов;

4-вмещающие породы месторождения Кизил-Дере.

5.4.4 Изотопные отношения аргона (40/36) в кварце

Изучение величины изотопного отношения аргона (40/36) в кварцах тех же образований (рис.9), которые рассматривались выше (6-1,2,3) позволило получить следующие выводы.

1. Кварц гранитоидной (> 400) и базальтоидной линий до (400) характеризуется определенными величинами изотопных отношений.

2. Отмечается возрастание величины Ar (40/36) в базальтоидных кварцах от дорудных ассоциаций (296-350) к рудным кварц-сульфидным ассоциациям, содержащим сульфиды полиметаллов (Zn, Pb, Cu) до 350-400.

3. Терригенный кварц (кварцевые гальки) внутриформационных конгломератов верхнего тоара-нижнего аалена Восточного Кавказа имеет характерные признаки (по величине {40/36 Ar}) базальтоидного (рудные формации колчеданная и жильная кварц-сульфидная) типа. Это дает основание говорить о размыве рудных залежей при формировании конгломератов.

4. Существенный вклад в величину изотопного отношения аргона вносит атмосферный аргон, что характерно для всех исследованных кварцев. Это связано с участием подземных метеорных вод в гидротермальных процессах.

Глава 6. Отражение терригенных и аутигенных юрских образований в металлогении осевой части мегантиклинория Восточного Кавказа.

6.1 Источники рудо - и петрокластов внутриформационных нижне - среднеюрских конгломератов.

Изучение внутриформационных конгломератов Горного Дагестана, наиболее развитых в Куруш-Мазинской рудоносной зоне и Хнов-Борчинском рудном поле, показало присутствие в них гальки разной окатанности колчеданно-полиметаллических руд, гидротермальных метасоматитов, кварца и продуктов вулканизма кислого состава. Внутриформационные конгломераты, содержащие гальки колчеданно-полиметаллических руд, продукты гидротер-мальных и вулканогенных процессов, отмечены на трех стратиграфических уровнях (таблица 3).

Таблица 3.

Горизонты с гидротермально-осадочными сульфидными образованиями и ЖМО.

Внутриформационный характер конгломератов с незначительной мощностью, протяженностью, подчеркивается расположением и чередованием их пластов в пределах одних и тех же свит. Например, в Курушском рудном поле в михрекской свите отмечается четыре пласта конгломератов, из них только в одном (руч. Сумрайкам) установлен обломочный материал гидротермальной и магматической деятельности.

Внутриформационный характер конгломератов предопределяет местный источник обломочного материала этих образований. Но тем не менее существуют различные представления об источниках рудо - и петрокластов и рудного вещества рудопроявлений.

Наиболее широко распространено мнение, что они образованы при размыве местных осадочных пород и содержащихся в них осадочно-диагенетических образований с пиритом. Второе мнение об источнике рудного вещества сводится к следующему: происходил размыв пород континентального склона, металлы, содержащиеся в них, выщелачивались и переводились в карбонатную форму. В прибрежных условиях за счет сульфат-ионов, органики, при участии бактериальных процессов образовывался сероводород. Карбонатные формы металлов на сероводородном барьере переводились в сульфиды и таким путем возникали рудные тела. При этом не исключается возможность размыва колчеданно-полиметаллических месторождений, которые могли располагаться на прибрежных участках. О верхнеааленских, предбайосских конгломератах, содержащихся в них рудокластах (долина р. Кизил-Дере), была высказана третья гипотеза их образования (А.Г. Твалчрелидзе и др. 1982). Они считают, что пиритовые гальки в конгломератах образовались за счет размыва серноколчеданных залежей месторождения Кизил-Дере до того момента, когда серноколчеданная основа еще не подверглась пирротинизации.

Собственное изучение внутриформационных конгломератов и содержащихся в них обломков рудного, магматического вещества, гидротермалитов, осадочно-диагенетических форм; изучение рудного вещества, жильных минералов с применением современных методов исследования (изотопной геохимии, минераграфии, элементы-примеси, рентгеноструктурные исследования и др.) позволило сделать выводы, что остатки руд и магматических пород - это продукты размыва местного рудно-магматического комплекса, фиксируемого в пределах Дагестанской подзоны Самуро-Белореченской металлогенической зоны. Эта зона в пределах Курушского и Хнов-Борчинского рудного полей выделяется в виде цепочки островной суши типа фрагментов структуры островной дуги.

Следует также отметить, что конгломераты с пиритовыми рудокластами отмечены и за пределами бассейна р. Самур в аллювии р. р. Джурмут, Кутлаб и в пределах рудных полей Кутлаб, Ори-Цкали (бассейн р. Сулак).

6.2 Некоторые особенности проявлений жильной кварц-сульфидной формации в связи с вопросами их генезиса.

Онтогенез конкретного месторождения - это путь его индивидуального развития, выраженный в терминах тектоники, магматизма и геохимии (А.Г. Жабин, 1979). В данной главе мы попытались показать связь онтогенеза отдельных жильных кварц-сульфидных проявлений, считающихся гидротермальными образованиями, с трактовкой представлений об их генезисе и следствиях, вытекающих из этих представлений.

Жильные кварц-сульфидные проявления наиболее многочисленные из всех рудопроявлений и месторождений металлогенических зон Восточного Кавказа. Наибольшее количество их и наиболее крупные представители отмечаются в бассейне р. Ахтычай (правый приток р. Самур) в Куруш-Мазинской рудоносной зоне и Хнов-Борчинском рудном поле. К представительным проявлениям этой группы рудных образований относятся проявления Скалистое, Мазинское, Хал, Тукиркиль, Борчинское и др. Поисково-разведочные работы на них проводились начиная с 30-х годов и послевоенные 50-60 годы. Поисково-съемочные работы проводились Л.В. Пшеничным и др. (1963-1964), Н.Т. Романовым и др. (1964, 1979), М.С. Рыпинским и др. (1966), Э.С. Паниевым и др. (1980); тематические работы - Н.К. Паливода (1974-1980), автором проводились работы в период с 1977 по 1982 год. Эти месторождения, рудопроявления считались классическими гидро-термальными образованиями и работы на них велись исходя из этих представлений. Это не вызывало сомнений до 1965-1970 г. г., когда на территории Б. Кавказа стали распространяться идеи подводного гидротермально-осадочного колчеданного рудообразования.

Первым поставил под сомнение жильный гидротермальный генезис рудопроявления Скалистое Н.К. Паливода и др. Они считали, что рудопроявление образовалось осадочным путем, рудное вещество - это результат абразии осадочных пород материкового склона, не исключалось разрушение и колчеданных месторождений, которые могли быть на этом склоне.

Наиболее детально сульфидная минерализация Курушского рудного поля изучалась нами. При этом были впервые детально исследованы внутриформационные конгломераты, отмечаемые в них рудокласты, петрокласты, кварцевые гальки, гидротермалиты (среди рудокластов); осадочно-диагенетичес-кие сульфидные (полиметаллов) образования, в конгломератах, конкрециях, септариях; и изучен изотопный состав серы, углерода, элементы-примеси морфогенетических типов сульфидной минерализации. Детально изучено рудопроявление Скалистое, при этом установлены новые ранее неизвестные особенности оруденения. На основании этих данных, которые не были известны предшественникам, мы пришли к иным представлениям по генезису рудопроявлений и в целом рудной минерализации рудного поля, чем это были до наших работ.

Рудокласты в конгломератах на основании изотопии серы и углерода, их геологических особенностей, совместное нахождение с оруденелыми гидротермалитами, продуктами разрушения магматических тел кислого вулканизма и др., считаются образованными в результате разрушения колчеданно-полиметаллических гидротермально-осадочных залежей. Рудопроявление Скалистое отнесено к фрагментам гидротермально-осадочных залежей, выведенных на современную поверхность за счет тектонических процессов, и последующей эрозией в плиоцен-плейстоценовый период. Рудопроявление Рагданчай, связанное с рудоносностью обломочных форм руды внутриформационных конгломератов тоарского возраста, считается поисковым признаком на промышленные колчеданные залежи более глубоких горизонтов.

Исходя из установленного генезиса иного представления, чем это было у предшественников, сделаны выводы о перспективности поисков промышленных колчеданных руд и методике проектных работ противоположного направления, чем это было до наших исследований.

Рудоносные конкреции и особенно септарии, отмечавшиеся на рудном поле, относились к жильным гидротермальным образованиям, поскольку оруденелые "септы" представлены сульфидными (галенит, сфалерит) прожилками. Внимательное их изучение показало, что эти прожилки проходят только в теле карбонатных конкреций, а за их пределы во вмещающие породы аргиллиты не выходят. Судя по литературе, подобные образования в природе широко развиты. На В. Кавказе более (чем сульфидные септарии) развиты конкреции с септами, выполненными жильными минералами (кальцит, сидерит, реже кварц), а в майкопских отложениях развиты септарии с гипсом, селенитом, характеризующие аридный климат региона при их образовании. Септарии с жильными и рудными минералами следует отличать от конкреций, желваков и других форм пересекающихся прожилками или имеющими полости отслоения с вмещающими породами, выполненные жильными минералами - карбонатами, кварцем, гипсом. В последнем случае эти минералы имеют характерное параллельно-шестоватое строение, а для гипса - это его разновидность селенит.

Таким образом, детальное изучение минералогии рудного вещества, изотопии и геохимии элементов, составляющих рудное вещество совместно с геологией, тектоникой позволило более оптимально подойти к решению вопросов генезиса рассматриваемых образований и на основании этого сделать научные выводы и практические рекомендации.

Глава 7. Новые минеральные образования металлогенических зон Тосевой части хребта Восточного Кавказа.

7.1 Окисные железо-марганцевые корки и прожилки Курушского рудного поля.

При изучении различных морфогенетических сульфидных образований Куруш-Мазинской рудоносной зоны Восточного Кавказа впервые установлены прожилки и стратиморфные прослойки окисной железо-марганцевой минерализации.

Прожилки имеют мощность до 1,5-2 см, ориентированы поперек слоистости песчаных пачек ногабской свиты верхнего тоара, занимают горизонтальное современное положение при вертикальном залегании пластов песчаников. В продольном расколе прожилков видно, что темно-бурая окисная масса цементирует островные участки сульфидов (свинца, цинка) и жильных минералов (кварца, карбонатов), значительно преобладая по объему над ними. В других случаях в кварцевых прожилках мощностью до 5-8 см окислы выделяются в средней части, значительно уступая по массе жильным минералам. В кварцевых прожилках рудопроявления Скалистое по трещинам отмечаются налеты сажистого (окислы марганца) вещества.

Второй тип окисных образований отмечен в аргиллитах михрекской свиты (нижний аален). Это зона (мощностью 2-3 м, по простиранию до 60-70 м), в которой отмечаются прослойки (2-3 см х 15-20 см) темно-бурого вещества. Они секут сланцеватость под небольшим углом (до 5^o) и согласны со слоистостью вмещающих пород. В этих прослойках в отличие от прожилков не установлено ни сульфидов, ни жильных минералов. Они по аналогии с исследованиями в Атлантике (Ю.М. Пущаровский и др.) отнесены нами к железо-марганцевым коркам (ЖМО), отмечающимися при гидротермально-осадочном рудообразовании в подводных условиях.

Результаты исследований окисного вещества методом плазменной спектроскопии показали наличие в нем от 4,82 до 13,85% марганца (MnO). Минеральный состав оксидов определялся рентгеноструктурным и термическим методами. При этом определены гётит, пиролюзит, кальцит, окислы железа, кристобалит.

Мы считаем, что прожилки формировались одновременно с корками ЖМО в нижнем аалене. Последующие диагенетические и структурные преобразования и современный эрозионный срез привели к тому, что отмечаются фрагменты прожилков и корки железо-марганцевой окисной минерализации. По литературным данным это характерная форма подобной минерализации для гидротермально-осадочного рудообразования Атлантики, Красного моря. Эта минерализация - новый тип для металлогенических зон Восточного Кавказа. Для неё обосновывается гидротермально-осадочное образование, что согласуется с данными изучения внутриформационных конгломератов и содержащегося в них рудного вещества. Это очень важно для генетических металлогенических построений в регионе.

7.2 Диккит в проявлениях жильной кварц-сульфидной формации.

Наибольшее количество рудопроявлений жильной кварц-сульфидной формации Восточного Кавказа сосредоточено в пределах Хал-Тукиркильской и Куруш-Мазинской рудоносной зон, входящих в состав Дагестанской подзоны Самуро-Белореченской зоны Большого Кавказа. Наиболее крупными среди них являются рудопроявления Хал и Тукиркиль, они изучались в различные годы Н.Т. Романовым, Г.Г. Буниным, К.С. Диваковым, Э.С. Паниевым и др. при проведении поисково-разведочных, съемочных работ и тематических исследований.

Нами на этих рудопроявлениях установлен диккит среди минералов главной рудообразующей и заключительной стадиях минералообразования. Диккит тесно ассоциирует с кварцем, образуя так называемый "сахаровидный" кварц. Под микроскопом видно, что диккит в сгустках цементирует в этих агрегатах выделения кварца, что обуславливает сахаровидный облик этой минеральной ассоциации. Самостоятельные выделения диккита отмечаются в рудной массе в виде обособленных изометричных выделений, полос, перемежаясь с сульфидами свинца, цинка. Во вмещающих породах диккит в прожилках ассоциирует с кальцитом, выделяясь явно после него.

На появление диккита мы обратили внимание потому, что в ряду рудных формаций колчеданно-полиметаллическая>жильная кварц-сульфидная>ми-нерагеническая зона горного хрусталя, прослеживающихся от Главного Кавказского хребта к северу (побережью Каспия), впервые появляется диккит-алюминийсодержащий минерал. При переходе к кварц-диккит - киноварной формации ртутнорудного района Ю. Дагестана, в которой диккит является одним из основных в схеме минералообразования, в рудообразующих системах появляется алюминий. Мы пока не можем определить физико-химическую роль алюминия в гидротермальной рудообразующей системе. Но диккит является типоморфным минералом наиболее крупных жильных кварц-сульфидных проявлений. Кроме того, в них увеличивается доля свинца, в отдельных случаях он начинает доминировать над цинком. К тому же рудопроявления Хал, Тукиркиль наиболее удалены от Главного Кавказского разлома и имеют антикавказское простирание - северо-восточное, в отличие от остальных рудных зон, имеющих юго-восточное простирание. То есть формируется комплекс минералогических и структурно-тектонических особенностей наиболее крупных жильных кварц-сульфидных месторождений.

Глава 8. Терригенная минералогия тяжелой фракции пород мезо-кайнозоя Восточного Кавказа

Мы рассмотрели терригенные минеральные образования тоар-ааленских внутриформационных конгломератов, представленных рудо - и петрокластами, в незначительной степени изучались терригенные сульфиды в песчаниках, образование которых было сопряжено с формированием конгломератов. Желание пошире рассмотреть образование терригенных минералов рудных формаций в мезо-кайнозойских отложениях привело нас к изучению терригенной минералогии по литературным, фондовым материалам, а также проведению собственного шлихования и изучению тяжелой фракции шлихов рыхлых отложений региона.

Изучение шлиховой минералогии по литературным источникам показало, что в тяжелой фракции коренных пород мезо-кайнозоя сульфиды (главным образом, пирит) отмечаются в незначительном количестве. А основными терригенными минералами фракции являются окислы, гидроокислы железа и минералы - полезные компоненты титан-циркониевых россыпей. Фондовые материалы: отчеты поисково-съемочных, поисково-разведочных работ также показывают, что сульфиды (пирит) в коренных породах присутствуют в незначительном количестве, в тяжелой фракции преобладают окислы железа и циркон (до 60-70%). Шлиховым опробованием рыхлых отложений устанавливается также высокое содержание титано-циркониевых минералов, окислов железа, до 10-20% тяжелой фракции, отмечаются иногда сульфиды (пирит). В пределах рудных полей среди сульфидов в рыхлых отложениях водотоков (аллювий) отмечаются галенит, сфалерит, реже халькопирит. Но эти материалы для металлогенических зон В. Кавказа не несут какой-либо новой информации для гидротермально-осадочного оруденения, как например, терригенная минералогия рудокластов и петрокластов. В пределах же северной территории (Северный металлогенический пояс), в Известняковом Дагестане и других районах, выявленные шлиховые ореолы сульфидов полиметаллов представляют поисковый интерес (так как здесь проявлений полиметаллов не установлено), с ними необходима дальнейшая работа. Интерес представляет также установление в тяжелой фракции шлихов рыхлых отложений, мелких, мельчайших знаков золота, в отдельных случаях, и серебра (рис.10).