Granites and Earth Evolution.
Prev Up Next

ЧИСЛЕННАЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СРЕДНЕ- И ПОЗДНЕПАЛЕОЗОЙСКИХ РУДОНОСНЫХ ГРАНИТОИДОВ

ВИТИМСКОГО ПЛОСКОГОРЬЯ

Васильев В.И., Хрусталев В.К.

Геологический институт СО РАН, Улан-Удэ, Россия, vasil@gin.bscnet.ru, vkhrustalev@yandex.ru


Предпринята попытка рассмотреть рудоносность средне- и позднепалеозойских гранитоидов Витимского плоскогорья с позиций гидротермального гранито- и рудообразования. В свете поставленной задачи на базе авторского программного обеспечения с использованием ПК «Селектор» была разработана и рассчитана численная термодинамическая модель для трех теоретических сценариев эволюции глубинного рудоносного раствора. Предполагалось, что примитивный рудоносный раствор сначала реагирует с раннепалеозойскими гранитоидами, а затем попадает во вмещающие породы магматического и осадочного состава в соответствии со сценарием. При расчетах использовался метод проточного реактора для группы подвижных фаз «раствор + газ» (рис. 1).

Р-Т условия зон в обстановке орогенеза были рассчитаны на авторском программном обеспечении (Васильев, Жатнуев, 2007) таким образом, чтобы исходный глубинный (трансмагматический) раствор имел температуру, близкую к гранитной эвтектике. Исходный состав рудоносного трансмагматического раствора был рассчитан из равновесия с редкими элементами неизмененных вмещающих эффузивов (Ti, Mn, Cr, Ni, Co, V, Mo, Cu, Pb, Zn, Sn, Zr, Be, Y, Sr, Ba) и рудоносных гранитоидов (Li, Rb, W, B, F, U) (табл. 1).

Данные элементы вместе с элементами оксидов силикатного анализа составили набор независимых компонентов модели. Усредненные исходные составы зон, собранные по трем первичным отчетам и монографии (Хрусталев, 1990), приведены в таблице 2.

Набор зависимых компонентов модели ограничивался только составами баз данных ПК «Селектор» – это 109 конденсированных фаз (базы данных b_Berman, s_Janaf, s_Sprons98, s_Yokokawa), 83 компонента водного раствора (база данных a_Sprons98) и 12 компонентов газовой фазы (база данных g_Reid).

Таблица 1. Расчетный состав

рудоносного раствора


Компонент

Содержание, моль/кг раствора

Li

0,018729290

Be

0,000035840

B

0,003607437

F

0,044740610

Ti

0,009695071

V

0,000129443

Cr

0,000072159

Mn

0,004635767

Ni

0,000037110

Co

0,000020192

Cu

0,000026595

Zn

0,000114268

Rb

0,002457066

Sr

0,000461843

Y

0,000042652

Zr

0,000368324

Mo

0,000001376

Sn

0,000003044

Ba

0,000604251

W

0,000027196

Pb

0,000013021

U

0,000043272

H2O

55,389069220


Таблица 2. Исходные составы раннепалеозойских

гранитоидов и вмещающих пород, масс. %


Оксиды

Гранитоиды PZ 1

Эффузивы

Осадки

SiO2

69,53

56,57

61,67

TiO2

0,36

0,93

0,93

Al2O3

14,95

15,33

16,23

Fe2O3

1,26

2,60

1,72

FeO

1,68

5,00

5,41

MnO

0,05

0,18

0,12

MgO

0,88

3,80

3,78

CaO

2,21

7,38

3,90

Na2O

3,74

2,50

1,06

K2O

4,47

1,97

2,31

H2O

-

0,02

0,08

P2O5

0,15

0,19

0,16

SO3

-

0,04

0,25

Σ

99,28

96,51

97,63



Расчет модели показал принципиальную возможность формирования химического и минерального состава, близкого к гранитному, с повышенными концентрациями редких элементов в результате эволюции раствора по III сценарию и без таковых – по I сценарию. Полученные данные достаточно хорошо соотносятся с составами природных рудоносных и нерудоносных средне- и позднепалеозойских гранитоидов (табл. 3).

Таким образом, достоинством модели можно считать математически доказанную принципиальную возможность гидротермального генезиса как рудоносных (III сценарий), так и нерудоносных (I сценарий) средне- и позднепалеозойских гранитоидов Витимского плоскогорья по первому и третьему сценарию.

Недостатком концептуальной химической модели всех трех сценариев, несомненно, является отсутствие углерода как независимого компонента, при наличии которого возможно было бы рассмотреть генезис черных сланцев, пространственно ассоциирующих с гранитоидами. К сожалению, необходимые данные по содержанию углерода в геологических отчетах и доступной литературе отсутствуют.

Таблица 3. Сравнение усредненных природных и расчетных составов рудоносных и

нерудоносных средне- и позднепалеозойских гранитоидов.

Компонент

Нерудоносные, масс. %

Рудоносные, масс. %

Природный

Расчетный (I сценарий)

Природный

Расчетный (III сценарий)

SiO2

74,90

72,71

75,31

75,47

TiO2

0,17

0,57

0,17

0,20

Al2O3

12,84

13,03

12,59

12,62

Fe2O3

1,07

1,17

1,09

1,17

FeO

0,77

1,23

0,93

1,02

MnO

0,05

0,59

0,04

0,12

MgO

0,35

0,22

0,47

0,48

CaO

0,65

1,03

0,64

0,67

Na2O

3,85

3,80

3,42

3,45

K2O

4,78

4,95

4,42

4,49

P2O5

0,03

0,58

0,04

0,10

Li

0,00340

0,00246

0,01300

0,01386

Rb

0,01800

0,01792

0,02100

0,02126

Pb

0,00230

0,00147

0,00290

0,00364

Zn

0,00470

0,00463

0,00640

0,00691

Sn

0,00032

0,00019

0,00090

0,00140

W

0,00016

0,00029

0,00050

0,00124

Mo

0,00011

0,00013

0,00030

0,00122

Be

0,00036

0,00028

0,00063

0,00145

B

0,00130

0,00050

0,00390

0,00480

F

0,03000

0,02912

0,08500

0,08599

Ba

0,03500

0,03397

0,04000

0,04100

Sr

0,01600

0,01527

0,01500

0,01593

U

0,00065

0,00007

0,00103

0,00185

Примечание: расчетные составы приведены к 100%. Среднеквадратическая ошибка для оксидов силикатного анализа ± 0,00743840, для редких элементов ± 0,00006188

Литература

Васильев В.И., Жатнуев Н.С. Реализация модели распределения вещества и тепла при коллизии на языке СИ++ с привлечением ПК «СЕЛЕКТОР» // Геохимия и рудообразование радиоактивных, благородных и редких металлов в эндогенных и экзогенных процессах. Материалы Всероссийской конференции. Том 2. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2007. С.119-121.

Хрусталев В.К. Геохимия и рудоносность палеозойских гранитоидов Витимского плоскогорья. Новосибирск: Наука, 1990. 135с.