CARBON AND OXYGEN ISOTOPES IN AU-SKARN DEPOSITS OF THE TOPOLNINSKOE GOLD AREA (GORNY ALTAI)

Логвиненко О.В.

Аспирант, Томский политехнический университет

ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ УГЛЕРОДА И КИСЛОРОДА КАРБОНАТОВ ЗОЛОТО-СКАРНОВЫХ ПРОЯВЛЕНИЙ ТОПОЛЬНИНСКОГО РУДНОГО ПОЛЯ (ГОРНЫЙ АЛТАЙ)

Аннотация

В статье приводятся данные об изотопном составе карбонатов золото-скарновых проявлений. Сделаны предположения, что образования карбонатов связаны с флюидом, образовавшимся в результате взаимодействия ювенильного флюида с вмещающими карбонатсодержащими породами и смешением с метеорными водами.

Ключевые слова: изотопы углерода и кислорода, скарны, рудообразование.

Logvinenko O.V.

Postgraduate student, Tomsk Polytechnic University

CARBON AND OXYGEN ISOTOPES IN AU-SKARN DEPOSITS OF THE TOPOLNINSKOE GOLD AREA (GORNY ALTAI)

Abstract

Isotopic composition of carbon and oxygen of Au-bearing skarns has been studied. The carbonate origin is related to fluid formed by interaction of the magmatic fluid with carbonate host rocks and with meteoric water.

Keywords: carbon and oxygen isotopes, skarns, ore formation.

Карбонаты являются одними из типоморфных минералов метасоматитов поздних этапов минералообразования в скарновых месторождениях. В Топольнинском рудном поле карбонаты встречаются в основном в составе метасоматитов пропилитовой формации и  слагают поздние карбонатные и кварц-карбонатные жилы. 

Исследования изотопов углерода и кислорода выполнялось с целью установления источников элементов, входящих в породы. Пробы отбирались из карбонатов основной массы метасоматитов и пострудных прожилков с двух разобщенных участков Топольнинского рудного поля и представляют собой порошковые навески (фракция <0,25 мм) массой до 0,2 гр. Изотопный анализ проводился на оборудовании Института геологии и минералогии СО РАН (г. Новосибирск), состав измерялся на масс-спектрометре Finnigan MAT 253 с приставкой онлайн-пробоподготовки GasBench II с использованием стандартных методик пробоподготовки.

Изотопный состав изученных карбонатов отличается узким диапазоном величин δ¹⁸O (+16,2…+19,0 ‰) и широким диапазоном δ¹³С (+2,6…-7,0 ‰). Значения величины δ¹³С в кальцитах из прожилков и гнезд укладываются в поле от мрамора до близмагматического кальцита (Рис. 1, Табл. 1). Интерпретация этих данных свидетельствует о том, что источник поступления углекислоты на разных этапах гидротермальной деятельности был различен. Скорее всего, источником углекислоты образцов со значениями δ¹³С= -(7,0 и 6,9 ‰) явились «мантийные» флюиды, что характерно для процессов березитизации-пропилитизации [1]. Остальные отличные значения δ¹³С указывают на смешение при гидротермальной деятельности углерода различных источников (к примеру, взаимодействие флюида с вмещающими породами, содержащие рассеянное углеродистое вещество и с метеорными водами). Такие кальциты формировались на позднем этапе гидротермальной деятельности, проявлением которой явилось формирование кварц-кальцитовых жил.

Изотопный состав кислорода кальцитов характеризуется очень близкими значениями для различных образцов, что может свидетельствовать о едином источнике воды на протяжении формирования кальцита.

Таблица 1 -  Изотопный состав углерода и кислорода в карбонатах Топольнинского рудного поля

Номер пробы	δ13С ‰, (VPDB) D=±0.1‰	δ18O ‰, (VSMOW) D=±0.3‰
Участок Лог 26
53-85,0	-2,7	18,3	Кварц-кальцитовый прожилок в метасоматите
53-124,7	-2,0	18,1	Кварц-кальцитовый прожилок в метасоматите
53-143,1	-0,9	18,3	Кварц-кальцитовый прожилок в алевролите
53-186,0	-0,2	19,0	Кварц-кальцитовый прожилок в алевролите
46-25,9	0,3	18,4	Кальцитовые гнезда в скарне
46-68,6	-6,9	16,2	Хлорит-амфибол-кальцитовые прожилки
46-127,1	-7,0	16,7	Эпидот-кальцитовые прожилки
Участок Баяниха
35-170,1	2,6	17,3	Кальцитовый прожилок

Рис. 1 Соотношение значений δ¹⁸O и δ¹³С в карбонатах из скарнов участков золотопроявлений Топольнинского рудного поля. 1 – участок Лог 26, скв. 53; 2 – участок Лог 26, скв. 46; 3 – участок Баяниха, скв. 35.

Условно принимается [2], что изотопный состав кислорода мантийной воды соответствует значениям δ¹⁸O=+(6-8 ‰), а метаморфической - +(5-25‰). Значения δ¹⁸O изученных кальцитов (О_ср=+17,78%) не соответствуют ни пресноводным (δ¹⁸O=+(20-25 ‰, SMOW), ни морским (δ¹⁸O=+(25-30 ‰, SMOW) карбонатам.

Известно, что изотопный состав кислорода кальцитов определяется кислородом воды гидротермальных растворов. Используя коэффициенты равновесного фракционирования для системы CaCO3-H2O [3], получены значения кислорода воды, из которой формировался кальцит, при установленном диапазоне температур 150-235 ⁰С (данные получены по результатам изучения температур гомогенизации газово-жидких включений в кальците). Эти значения варьируют от 1,99 до 2,40 ‰, что также указывает на метеогенную воду, испытывающую обмен по кислороду с вмещающими породами при высоких температурах гидротермального раствора.

Таким образом, рассмотренные изотопные данные по углероду и кислороду в кальците указывают на разный источник вещества.  

Как было показано [4] утяжеление изотопного состава углерода жильных карбонатов от ранних стадий минералообразования к поздним, объясняется большим влиянием карбонатсодержащих вмещающих пород как источника тяжелого изотопа углерода. Промежуточные изотопные составы карбонатов между мрамором и «магматическим» кальцитом указывают на смешение ювенильного флюида с раствором, образовавшимся при взаимодействии с вмещающими карбонатными породами и инфильтрационными водами.

Литература

1. Кучеренко И.В., Гаврилов Р.Ю. Явление накопления фемофильных элементов в золотоносных березитах и базальтогенная концепция мезотермального рудообразования // Известия Томского политехнического университета. – 2010. – Т. 317. – № 1. – С. 20–26.

2. Сокерина Н.В., Зыкин Н.Н. и др. Условия формирования кварцевых жил золоторудных проявлений Манитанырдского района (Приполярный Урал) // Литосфера. – 2010. – №2. – с. 100–111.

3. Макаров В.П. Нефть. Новые данные об её составе. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.sworld.com.ua/index.php/ru/conference/the-content-of-conferences/archives-of-conferences/oct-2013 (дата обращения 20.12.2013).

4. Грабежев А.И., Ронкин Ю.Л.. Изотопы углерода, кислорода и стронция в карбонатах медно-скарновых месторождений Урала // Литосфера. – 2007. – №4. – с. 102–114.