Петрохімічні особливості вулканітів трапової формації зони зчленування Волинського палеозойського підняття і Волино-Подільської монокліналі

Abstract

Мета. Дослідження петрохімічних особливостей вулканітів як передумову встановлення причин локалізації промислової міднорудної мінералізації в певних ділянках окремих товщ і світ трапової формації Західної Волині. Методика. Для визначення горизонтів, збагачених самородною міддю, за вертикаллю, а також за латераллю (площею) відібрано і схарактеризовано 150 зразків з кожного стратиграфічного підрозділу різних потужностей від підошви до покрівлі потоків та проведено геохімічні і петрохімічні дослідження, а саме: здійснено валовий хімічний аналіз, за даними якого розраховано найпоширеніші петрохімічні ознаки, що визначають металогенічну оцінку базальтів (глиноземистість, лужність, магнезіальність, фемічність, коефіцієнт фракціонування тощо), визначено у водних витяжках вміст хлор-іону, встановлено ізотопний склад Карбону й Оксигену кальциту прожилково-вкрапленої мінералізації. Результати. Встановлено стрибкоподібний характер зміни вмісту петрогенних оксидів за розрізом конкретної товщі/світи та загалом у вулканітах траповій формації, без виявлення чіткої картини кореляційних зв’язків між петрогенними оксидами, що доказує присутність процесів ліквації під час формування трапів. Перенесення самородної міді у приповерхневі ділянки виливів відбувалося за наступними механізмами: газовими бульбашками, високотермобаричними потоками рідкого діоксиду вуглецю, у хлоридних комплексах типу CuCl(водн.), CuCl2 -, CuCl3 2-, CuCl4 3- в широкому інтервалі температури і тиску. Переважальним видається перенесення міді у складі сполук з хлором та її подальше відновлення до самородного стану на геохімічних бар’єрах. Відсутність органічної речовини унеможливлює створення нею потужних окисно-відновних бар’єрів, як це проявилося на низці подібних родовищ у Світі. Натомість такими бар’єрами можуть бути місця змішування безкисневих і безсульфідних вод (з огляду на збідненість порід сіркою) з насиченими киснем водами, збільшений вміст кальцію у приповерхневих ділянках виливів, а також затверділі кірки загартування, на яких проходить зупинка флюїдів. Наукова новизна. Аналіз отриманих даних дав змогу дійти висновку, що неоднорідність у хімічному складі, а, отже, коливання вмісту практично всіх петрогенних оксидів, зумовлена процесами флюїдно-лікваційної взаємодії, оскільки ця характерна особливість власне й відображає ці процеси. Максимальні концентрації міді зосереджені у верхах виливів, отже, мідь у вигляді дрібних крапель рудної рідини існувала у розплаві на момент становлення трапової формації, в процесі ліквації крапельки міді відокремилися від силікатного розплаву, а потім зазнали перерозподілу і перенесення у верхні горизонти лавового утворення, де на геохімічних бар’єрах відбувалося відкладання міді. Це безпосередньо підтверджують проведені петрографічні та мінералофлюїдологічні дослідження. Практична значущість. За оцінками експертів, згідно зі законом України “Про затвердження Загальнодержавної програми розвитку мінерально-сировинної бази України на період до 2030 року”, прогнозні потреби України в міді наближатимуться до 200 тис. тонн/рік [Гейченко, 2011]. З огляду на це, отримані результати складуть невід’ємну частину передбачуваного комплексу пошукових і пошуково-оцінювальних робіт на Рафалівському і Гірницькому рудних вузлах у зоні зчленування Волинського палеозойського підняття і Волино-Подільської монокліналі в межах Західної Волині (Ратно–Камінь-Каширська площа) – складовій Волинської міднорудної провінції, що має на меті підготовку перспективних рудопроявів (родовищ) до розвідки. Цель. Исследование петрохимических особенностей вулканитов как предпосылки установления причин локализации промышленной меднорудной минерализации в определенных участках отдельных толщ и свит трапповой формации Западной Волыни. Методика. Для определения горизонтов, обогащенных самородной медью, по вертикали, а также по латерали (площади) отобрано и охарактеризовано 150 образцов с каждого стратиграфического подразделения различных мощностей от подошвы к кровли потоков и проведено геохимические и петрохимические исследования, а именно: осуществлен валовой химический анализ, по данным которого рассчитаны распространенные петрохимические признаки, определяющие металлогеническую оценку базальтов (глиноземистость, щелочность, железистость, магнезиальность, фемичность, коэффициент фракционирования и т.д.), определено в водных вытяжках содержание хлор-иона, установлен изотопный состав углерода и кислорода кальцита прожилково-вкрапленной минерализации. Результаты. Установлен скачкообразный характер изменения содержания петрогенных оксидов по разрезу конкретной толщи / свиты и в целом в вулканитах трапповой формации, без выявления четкой картины корреляционных связей между петрогенными оксидами, что доказывает присутствие процессов ликвации при формировании траппов. Перенос самородной меди в приповерхностные участки излияний происходил по следующим механизмам: газовыми пузырьками, высокотермобарическими потоками жидкого диоксида углерода, в хлоридных комплексах типа CuCl(водн.), CuCl2 -, CuCl3 2-, CuCl4 3- в широком интервале температуры и давления. Преобладающим представляется перенос меди в составе соединений с хлором и ее последующее восстановление до самородного состояния на геохимических барьерах. Отсутствие органического вещества исключает возможность создание ею мощных окислительно-восстановительных барьеров, как это проявилось на ряде подобных месторождений в Мире. Вместе с тем такими барьерами могут быть места смешивания бескислородных и безсульфидних вод (учитывая тот факт, что породы обеднены серой) с насыщенными кислородом водами, увеличение содержание кальция в приповерхностных участках излияний, а также затвердевшие корки закалки, на которых проходит остановка флюидов. Научная новизна. Анализ полученных данных позволил сделать вывод, что неоднородность в химическом составе, а, следовательно, колебания содержания практически всех петрогенных оксидов, обусловлена процессами флюидно-ликвационного взаимодействия, поскольку эта характерная особенность собственно и отражает данные процессы. Максимальные концентрации меди сосредоточены в верхах излияний, следовательно медь в виде мелких капель рудной жидкости существовала в расплаве на момент становления трапповой формации, в процессе ликвации капельки меди отделились от силикатного расплава, а затем подверглись перераспределению и переносе в верхние горизонты лавового образования, где на геохимических барьерах происходило отложение меди. Это непосредственно подтверждают проведенные петрографические и минералофлюидологические исследования. Практическая значимость. По оценкам экспертов, согласно закону Украины “Об утверждении Общегосударственной программы развития минерально-сырьевой базы Украины на период до 2030 года”, прогнозные потребности Украины в меди могут приближаться к 200 тыс. тонн/год [Гейченко, 2011]. Учитывая это, полученные результаты составят неотъемлемую часть предполагаемого комплекса поисковых и поисково-оценочных работ на Рафаловском и Горницком рудных узлах в зоне сочленения Волынского палеозойского поднятия и Волыно-Подольской моноклинали в пределах Западной Волыни (Ратно–Камень-Каширская площадь) – составляющей Волынской меднорудного провинции с целью подготовки перспективных рудопроявлений (месторождений) к разведке. Goal. Research petrochemical features of volcanites as a precondition for establishing the causes of the localization industry copper-ore mineralization in certain areas strata and suites trappean formation of Western Volyn. Method. To determine the horizons enriched of native copper, vertically as well as lateral (area) selected and characterized 150 samples from each stratigraphic unit different capacities from the base to the roof flows and conducted geochemical and petrochemical research, namely: made gross chemical analysis, according to which were calculated the most common petrochemical features, that define the metallogenic evaluation basalts (aluminous, alkalinity, magnesiumity, femical, fractionation factor, etc.) determined in aqueous extracts chlorine ion, set the isotopic composition of carbon and oxygen of calcite veinlet-impregnated mineralization. Results. Established abrupt character of change pathogenic oxide content for a particular cut thicker/suites and a total of volcanites trappean formations, without identifying clear picture of major correlation between petrogenic oxides, which proves the presence of phase separation processes in the trappean formation. Transfer of native copper in near-surface areas eruptions occurred on the following mechanisms: gas bubbles, high thermal-baric flows of liquid carbon dioxide, in chloride complexes such as CuCl(водн.), CuCl2 -, CuCl3 2-, CuCl4 3- a wide range of temperature and pressure. Predominant seems to be carrying copper compounds consisting of chlorine and its subsequent restoration to native state on geochemical barriers. The lack of organic matter it impossible to create powerful redox barriers, as demonstrated on a number of such deposits in the World. Instead, such barriers may be the place of mixing anoxic and unsulfide waters (given impoverished sulfur species rocks) with oxygenated water, increased calcium content in near-surface areas of spills and and hardened skin tempering, which is stopping fluids. Scientific novelty. Analysis of the data made it possible to conclude that heterogeneity in chemical composition, and therefore fluctuations content of almost all of major oxides caused by fluid-liquation interaction, since this characteristic also reflects the fact these processes. Maximum concentrations of copper are concentrated at the top outpourings, therefore copper in the form of small droplets of ore fluid existed in the melt at the time of formation of trappean formation, in the liquation drops of copper separated from the silicate melt and then subjected to redistribution and transfer to the upper layers of lava formations, where the geochemical barriers was laying copper. This directly confirmed petrographic and mineralofluidological conducted studies. The practical significance. According to experts, under the law of Ukraine “On Approval national program of mineral resources of Ukraine till 2030”, the forecast of Ukraine's move toward copper 200 ths. tons/year [Heychenko, 2011]. In view of this, the results constitute an integral part of the alleged complex search and search and appraisal work on Rafalivka and Girnyk ore mining sites in the junction between of junction of the volyn paleozoic uplift with the Volyn- Podillya monocline of the Western Volyn (Rathno–Kamin′-Kashyrska area) – component of copper-ore Volyn province, which aims to prepare prospective ore (deposits) to exploration.