Сульфидная система в раннепротерозойских породах чечелеевского литолого-стратиграфического уровня Кировоградского мегаблока (Украинский щит)
На основе минералогических, изотопных и термобарогеохимических исследований прослежена эволюция сульфидной системы от исходных метаморфогенных до гидротермально-метасоматических ассоциаций. В рамках этой эволюции проведено сопоставление изотопного состава серы магнитных и немагнитных пирротинов....
Збережено в:
| Дата: | 2010 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України
2010
|
| Назва видання: | Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/32282 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Сульфидная система в раннепротерозойских породах чечелеевского литолого-стратиграфического уровня Кировоградского мегаблока (Украинский щит) / Ю.А. Фомин, Ю.Н. Демихов // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. — К.: ІГНС, 2010. — Вип. 18. — С. 80-90. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-32282 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-322822012-04-17T12:11:25Z Сульфидная система в раннепротерозойских породах чечелеевского литолого-стратиграфического уровня Кировоградского мегаблока (Украинский щит) Фомин, Ю.А. Демихов, Ю.Н. На основе минералогических, изотопных и термобарогеохимических исследований прослежена эволюция сульфидной системы от исходных метаморфогенных до гидротермально-метасоматических ассоциаций. В рамках этой эволюции проведено сопоставление изотопного состава серы магнитных и немагнитных пирротинов. На основі мінералогічних, ізотопних і термобарогеохімічних досліджень простежено еволюцію сульфідної системи від вихідних метаморфогенних до гідротермально- метасоматичних асоціацій. В межах цієї еволюції проведено порівняння ізотопного складу сірки магнітних та немагнітних піротинів. On the base of mineralogical, isotopic and thermobarogeochemical investigations the evolution of sulfide system from host metamorphic to hydrothermal-metasomatic associations was trashed. At the frames of this evolution the comparison of isotopic composition of magnetic and nonmagnetic pyrrhotite sulfur was carried out. 2010 Article Сульфидная система в раннепротерозойских породах чечелеевского литолого-стратиграфического уровня Кировоградского мегаблока (Украинский щит) / Ю.А. Фомин, Ю.Н. Демихов // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. — К.: ІГНС, 2010. — Вип. 18. — С. 80-90. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. XXXX-0098 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/32282 550.42 ru Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
На основе минералогических, изотопных и термобарогеохимических исследований прослежена эволюция сульфидной системы от исходных метаморфогенных до гидротермально-метасоматических ассоциаций. В рамках этой эволюции проведено сопоставление изотопного состава серы магнитных и немагнитных пирротинов. |
| format |
Article |
| author |
Фомин, Ю.А. Демихов, Ю.Н. |
| spellingShingle |
Фомин, Ю.А. Демихов, Ю.Н. Сульфидная система в раннепротерозойских породах чечелеевского литолого-стратиграфического уровня Кировоградского мегаблока (Украинский щит) Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища |
| author_facet |
Фомин, Ю.А. Демихов, Ю.Н. |
| author_sort |
Фомин, Ю.А. |
| title |
Сульфидная система в раннепротерозойских породах чечелеевского литолого-стратиграфического уровня Кировоградского мегаблока (Украинский щит) |
| title_short |
Сульфидная система в раннепротерозойских породах чечелеевского литолого-стратиграфического уровня Кировоградского мегаблока (Украинский щит) |
| title_full |
Сульфидная система в раннепротерозойских породах чечелеевского литолого-стратиграфического уровня Кировоградского мегаблока (Украинский щит) |
| title_fullStr |
Сульфидная система в раннепротерозойских породах чечелеевского литолого-стратиграфического уровня Кировоградского мегаблока (Украинский щит) |
| title_full_unstemmed |
Сульфидная система в раннепротерозойских породах чечелеевского литолого-стратиграфического уровня Кировоградского мегаблока (Украинский щит) |
| title_sort |
сульфидная система в раннепротерозойских породах чечелеевского литолого-стратиграфического уровня кировоградского мегаблока (украинский щит) |
| publisher |
Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України |
| publishDate |
2010 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/32282 |
| citation_txt |
Сульфидная система в раннепротерозойских породах чечелеевского литолого-стратиграфического уровня Кировоградского мегаблока (Украинский щит) / Ю.А. Фомин, Ю.Н. Демихов // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. — К.: ІГНС, 2010. — Вип. 18. — С. 80-90. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
| series |
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища |
| work_keys_str_mv |
AT fominûa sulʹfidnaâsistemavranneproterozojskihporodahčečeleevskogolitologostratigrafičeskogourovnâkirovogradskogomegablokaukrainskijŝit AT demihovûn sulʹfidnaâsistemavranneproterozojskihporodahčečeleevskogolitologostratigrafičeskogourovnâkirovogradskogomegablokaukrainskijŝit |
| first_indexed |
2025-07-03T12:48:17Z |
| last_indexed |
2025-07-03T12:48:17Z |
| _version_ |
1836630040528289792 |
| fulltext |
80
УДК 550.42
Ю. А. Фомин, Ю.Н. Демихов
Институт геохимии окружающей среды НАН и МЧС Украины
СУЛЬФИДНАЯ СИСТЕМА В РАННЕПРОТЕРОЗОЙСКИХ ПОРОДАХ
ЧЕЧЕЛЕЕВСКОГО ЛИТОЛОГО-СТРАТИГРАФИЧЕСКОГО УРОВНЯ
КИРОВОГРАДСКОГО МЕГАБЛОКА (УКРАИНСКИЙ ЩИТ)
На основе минералогических, изотопных и термобарогеохимических исследований прослежена
эволюция сульфидной системы от исходных метаморфогенных до гидротермально-
метасоматических ассоциаций. В рамках этой эволюции проведено сопоставление изотопного
состава серы магнитных и немагнитных пирротинов.
Введение. Наиболее широко и достаточно полно сульфидная минерализация Укра-
инского щита описана С.М. Рябоконем [10], однако интересующая нас область в этой
сводке почти не затронута, отмечено лишь присутствие пирита, пирротина, халькопирита
в гранит-мигматит-гнейсовых толщах центральной части щита. Из многочисленных ра-
бот по заявленной теме, на наш взгляд, следует выделить монографию В.Н. Кобзаря [5].
На основе детальной генетической реконструкции гнейсовых толщ ингуло-ингулецкой
серии раннего протерозоя Кировоградского блока и сопоставления их с верхними сви-
тами криворожской серии автор пришел к выводу об их фациально-стратиграфической
аналогии и общей металлогенической специализации в зависимости от состава денуди-
рованного архейского основания.
Проблема усложняется тем, что эта область, будучи весьма сложной в геологическом
отношении, вызывает противоречивые суждения, связанные с отнесением пород к разным
возрастным подразделением и, в частности, с выделением здесь ранне-протерозойских
и архейских образований [1, 15]. Сказанное демонстрируется рисунком и таблицей 1
(см. примечание), где показаны участки, материал по которым, так или иначе, использо-
ван в настоящей статье.
Кроме того, исходные породы этих участков, занимающих различное геолого-
тектоническое положение, зачастую изменены с проявлением в разной степени про-
цессов ультраметаморфизма и постгранитизационного метасоматоза. Так, Хмелевской
и Липняжский участки сложены биотит-графитовыми микрогнейсами с гранатом и ам-
фиболитами с широким развитием аплит-пегматоидной лейкосомы. Дубиновский учас-
ток представляет собой массив кальцифиров, переслаивающихся с биотит-графитовыми
(+гранат и амфибол) гнейсами и пироксен-гранатовыми кристаллосланцами. Вероятно,
в связи с проявлением на северо-востоке участка гранитоидов кировоград-житомирского
комплекса, гнейсовая составляющая мигматизирована, кальцифиры скарнированы с об-
разованием амфибол-гранат-магнетитовых скарнов (скарноидов). Савранский участок
сложен толщей мигматизированных биотит-графитовых гнейсов с гранатом и силлима-
нитом, перемежающихся с мигматитами и лейкократовыми биотитовыми гранитами;
породы интенсивно микроклинизированы. На всех перечисленных участках вскрыты зоны
кварц-сульфидной минерализации с магнетитом. Детально такие образования изучены
нами в пределах Восточно-Юрьевского месторождения с промышленным золотым ору-
денением [11]. Кировоградская и Звенигородско-Анновская тектоно-метасоматические
зоны характеризуются интенсивным проявлением урановорудного щелочного метасома-
тоза (Севериновское, Мичуринское и Ватутинское месторождения урана соответствен-
но); сульфиды этих зон также описаны нами ранее [1]. Остальные участки: структуры,
вскрытые Криворожской сверхглубокой скважиной [6], а также Базаровская зона и
Западно-Ингулецкая полоса (материалы О.А. Крамара), использованные для сопостав-
ления, характеризуют слабоизмененный гнейсовый эдукт.
81
Рис. Схема расположения Кировоградского геоблока и прилегающих структур (на основе
работы [1]). Цифры в кружках: Геоблоки 1. Кировоградский. 2. Белоцерковско-Одесский.
3. Приднепровский. 4. Западно-Ингулецкая промежуточная зона в пределах Кировоград-
ского геоблока. 5. Побужская промежуточная зона в пределах Кировоградского геоблока.
6. Криворожская внутренняя зона. 7. Архейские зеленокаменные структуры. 8. Глубинные
разломы, разделяющие геоблоки. 9. Разломы внутри геоблоков. Черными кружками
обозначены участки проведенных исследований, цифры соответствуют таблице 2
В основу настоящей статьи положены результаты минералогических, изотопных и,
отчасти, термобарогеохимических исследований сульфидной минерализации Хмелев-
ского, Липняжского, Дубиновского и Савранского участков, позволяющие проследить
трансформацию сульфидной системы от исходной (метаморфогенной) до постметамор-
фогенной метасоматической.
82
Геолого-минералогическая характеристика сульфидов. Для Хмелевского участка
весьма характерно проявление сульфидов пары пирит-пирротин, принадлежащих к двум
разновозрастным и генетически различным минеральным парагенетическим ассоциа-
циям (группам ассоциаций). Пирит и пирротин ранних (метаморфогенных) парагене-
зисов, нередко в ассоциации с магнетитом и графитом, образуют тонкую вкрапленность
и послойные цепочки в гнейсах и кристаллических сланцах, субсогласные с разгнейсо-
ванием (сланцеватостью) пород, без проявления каких либо эпигенетических измене-
ний. При этом пирит, как правило, представлен тонкозернистой разновидностью типа
мельниковита, халькопирит в пирротине почти не индивидуализирован, что позволяет
предположить присутствие этих минералов в виде твердого раствора халькопирротино-
вого состава. В условиях регионального метаморфизма большая часть пирротина «возни-
кала за счет пирита, хотя нельзя исключать и первичного происхождения» какой-то его
части [2]. Отметим и некоторую перекристаллизацию сульфидов в связи с проявлением
гранитизации гнейсов. Поздний (гидротермально-метасоматический) парагенезис этой
же пары сульфидов связан с зонами неравномерного послеметаморфического окварце-
вания, проявленного различными системами (как послойными, так и секущими) жил и
прожилков, а также гнездами. Усиление процесса окварцевания, как правило, связано с
предшествующим смятием (катаклазом) или даже дроблением эдукта, в таких участках
нередко образуются жильные зоны, зоны брекчий на кварцевом цементе, штокверковые
зоны или участки с «сетчатым» характером прожилков. Пирит этих генераций представлен
укрупненными метакристаллами правильного габитуса, иногда гнездами с друзовидной
формой кристаллов. Пирротин и халькопирит практически всегда индивидуализированы
в совместных прожилково-вкрапленных обособлениях. При наличии магнетита или гра-
фита они также обособлены и укрупнены. Редкие прожилки кальцита подтверждают
регрессивный характер системы.
Липняжский участок. Образцы отобраны из разреза скважин, вскрывших широкую
(до 150 м по стволу скв. 31–89), секущую по отношению к вмещающим породам зону
кварц-сульфидной Au-содержащей (до 0,1–0,3 г/т) минерализации. Судя по имеющимся
данным, зона представляет собой тектоногенный штокверк — серию жил, прожилков и
гнёзд кварца с прожилково-вкрапленной магнетит-сульфидной минерализацией на фоне
слабо окварцованных биотитовых с графитом микрогнейсов и амфиболитов с тонкой
вкрапленностью пирита, пирротина, халькопирита. Исходные породы несут следы пред-
рудного катаклаза. По амфиболитам, кроме того, местами развиты скарноиды андродит-
эпидот-амфиболового с магнетитом, пирротином и халькопиритом состава. Наличие в
них эпидота указывает на регрессивный характер процесса, отчетливая индивидуализа-
ция пирротина и халькопирита отличает эти сульфиды от типично метаморфогенных,
а последующее окварцевание (+ поздние сульфиды) позволяет отнести скарноиды к
ранним метасоматитам. Сульфиды в штокверковой зоне проявлены достаточно разно-
образно: арсенопирит, пирит, пирротин, халькопирит, сфалерит. Последовательность
их выделения согласно минераграфическим исследованиям представляется следующей:
(1) кварц-магнетит; (2) кварц-пирит-арсенопирит (пирротин); (3) пирротин-халькопирит-
сфалерит [14]. Внутриминерализационная трещиноватость, в частности в магнетите с
развитием по трещинам пирита — арсенопирита и пирротина — халькопирита, а также в
кристаллическом пирите и арсенопирите с залечиванием микротрещин халькопиритом,
пирротином, позволяет рассматривать приведенные группы минералов в качестве пара-
генетических ассоциаций. В некоторых образцах, однако, пирит (арсенопирит) и пирро-
тин обнаруживают взаимоотношения, близкие к равновесным.
Савранский участок. Образцы характеризуют геологический переход от биотитовых
мигматитов к микроклинитам кварц-микроклинового с хлоритом состава и кварц-
мусковитовым с гидрослюдами и хлоритом метасоматитам. Судя по минералогическо-
му составу, эти изменения протекали в регрессивных условиях. Кварц-сульфидная ми-
нерализация встречена в разных частях перехода, наиболее высокое содержание золота
(до 0,1–0,2 г/т) отмечено в зонке окварцевания мигматитов без микроклинизации. Оквар-
цеванию предшествовал катаклаз пород, отчетливей проявленный по периферии зоны. Из
83
сульфидов наиболее характерен пирит, образующий метакристаллы правильной формы,
гнезда и прожилки. В участках ослабления окварцевания кристаллический пирит по-
чти всегда находится в окружении тонкозернистой мельниковитовой «сыпи», с которой
он, по-видимому, связан процессом «собирания». В относительно крупных (0,7–2,0 мм)
кристаллах пирита установлены включения мелкокристаллического арсенопирита, ассо-
циация этих минералов с кварцем является устойчивой. Совместно с кристаллическим
пиритом и кварцем часто встречаются также хлорит, мусковит и гидрослюда, но более
важной, вероятно, является связь пирита и кварца с участками, обогащенными биоти-
том вне зависимости от степени хлоритизации последнего. Такая связь, установленная в
образцах со значимым содержанием Au, очень характерна для руд «клинцовского» типа
[11]. Иногда в кварц-пиритовых участках присутствуют деформированные зерна графита
и магнетита, а также пирротина. Чаще всего пирротин и халькопирит в участках окварце-
вания не только индивидуализированы, но и пространственно разобщены, отмечаемое
корродирование ими кристаллов пирита подтверждает парагенетическую последователь-
ность минералообразования, установленную для Липняжского участка. Вместе с тем, в
образцах с относительно слабым окварцеванием сохраняется пирротин вне связи с квар-
цем или в составе пиритовой «сыпи».
Дубиновский участок. Опробованной скважиной вскрыты амфибол-гранатовые
с эпидотом и магнетитом скарны (скарноиды) в толще мигматизированных биотит-
графитовых с гранатом, магнетитом и сульфидами (халькопирротин, пирит) гнейсов.
Участки окварцевания с магнетит-сульфидной минерализацией отчетливо наложены
на скарны. Выделенные из гнейсов и плагиомигматитов пирит и пирротин (иногда с не-
значительной примесью халькопирита и магнетита) представлены тонкой (первичной?)
вкрапленностью. В скарноидах пирит и пирротин, обычно в ассоциации с магнетитом,
слагают межзерновые участки и гнезда размером до 6 мм. В участках слабого окварце-
вания скарноидов эти минералы (+халькопирит) морфологически отличаются несуще-
ственно, но с усилением интенсивности окварцевания более отчетливо отмечается их
связь с кварцем, а также признаки переотложения, например, формирование прожилков
и крупнозернистых розетковидных обособлений. Т.е. в данном случае можно говорить о
принадлежности минералов в скарноидах и кварцевых зонах к разным парагенезисам.
Изотопный состав C графита и S сульфидов в исходных породах. На всех участках
(рисунок, таблица 1), независимо от указанных выше различий, вариации δ13С графита
(-22,6…-32,7‰) и δ34S сульфидов (-2,8...+20,3‰) близки между собой. Соотношения
изотопов C графита укладываются в интервал, характерный для биогенного углерода. Со-
держание углерода в породах при этом отличается, что вполне объяснимо с точки зре-
ния различного состава и степени изменения пород. Изотопные соотношения S суль-
фидов по участкам, как и средние значения δ34S, отличаются несущественно. Как видно
из полученных результатов, сульфиды характеризуются систематически повышенным
относительно метеоритного стандарта содержанием тяжелой серы 34S. При том, как было
показано нами ранее [13], из характерной пары (пирит-пирротин) более показательным
является пирротин, для которого интервал δ34S совпадает с общим интервалом
(-0,1…+17,1‰). Для пирита, при достаточной представительности аналитических
данных, он всегда уже (в обобщенном виде +0,4…+11,3‰). Некоторый сдвиг изотопного
состава углерода в пользу тяжелого изотопа С13, а также серы в пользу легкого изотопа
S32 характерен для Кировоградской тектоно-метасоматической зоны, в пределах которой,
как отмечалось выше, широко проявлен щелочной (натриевый) метасоматоз, протекав-
ший в окислительных условиях.
84
Таблица 1. Значения δ13С графита и δ34S сульфидов (пирит, пирротин) в породах гдан-
цевско-чечелеевского стратиграфического уровня
№ участка
δ13С графита, ‰ δ34S сульфидов, ‰
число проб вариации средне число проб вариации средне
1. 3 -32,7..-22,6 -28,73 26 -0,1...+11,7 +5,30
2. 1 -28,6 -28,6 6 +1,4…+9,1 +4,42
3. 1 -27,2 -27,2 14 +2,9...+14,8 +5,58
4. 1 -27,0 -27,0 8 +2,0...+17,1 +5,98
5. 1 -23,0 -23,0 9 0…+7,9 +3,28
6. 5 -25,9..-20,9 -23,0 22 -0,4.. +9,8 +4,29
7. 3 -17,4..-16,6 -16,9 21 -1.0...+11.3 +3.88
8. 9 -31,3..-21,3 -27,0 13 -2,8..+18,6 +7,46
9. – – – 19 -2,5..+20,3 +11,53
10. – – – 4 -1,4..+16,3 +7,32
Примечание. 1. Хмелевской участок: кристаллические сланцы, микрогнейсы биотит-графитовые
с сульфидами (пирит, пирротин) и аплит-пегматоидной лейкосомой, каменно-костоватская сви-
та. 2. Липняжский участок: кристаллические сланцы, микрогнейсы биотит-графитовые с сульфи-
дами (пирит, пирротин) каменно-костоватской и амфиболиты рощаховской свит бугской серии,
метасоматически измененные, с проявлением скарноидов. 3. Савранский участок: мигматиты
биотитовые с гранатом, силлиманитом, графитом и сульфидами (пирит, пирротин) бугской се-
рии, метасоматически измененные, с гранитной лейкосомой. 4. Дубиновский участок: амфибол-
гранатовые с магнетитом скарны среди мигматизированных гнейсов биотит-графитовых с грана-
том и сульфидами (пирротин, пирит) бугской серии, метасоматически измененные. 5. Ватутин-
ское месторождение урана: мигматиты и гнейсы биотитовые с графитом и сульфидами (пирит)
бугской серии, гранитная лейкосома, породы диафторированы. 6. Восточно-Юрьевское место-
рождение золота: гнейсы биотитовые с графитом и сульфидами (пирит, пирротин) чечелеевской
свиты ингуло-ингулецкой серии, пегматоидные граниты, породы местами окварцованы. 7. Киро-
воградская зона ураноносных альбититов: мигматиты и гнейсы биотитовые с амфиболом, графи-
том и сульфидами (пирит) чечелеевской свиты ингуло-ингулецкой серии, гранитная лейкосома,
породы диафторированы. 8. Криворожская сверхглубокая скважина: сланцы кварц-карбонат-
графитовые с полевым шпатом, хлоритом, серицитом и послойными сульфидами (пирит, пир-
ротин), гданцевская свита криворожской серии. 9. Западно-Ингулецкая полоса, Базаровский
участок: гнейсы графит-биотитовые с сульфидами (пирит, пирротин) родионовской свиты. 10.
Западно-Ингулецкая полоса, район Михайловского месторождения урана: то же.
Следовательно, несмотря на некоторые литологические различия пород, раз-
ную степень их метаморфизма, вплоть до гранитизации, а также наличие признаков
наложенных процессов, включая скарнирование, потенциально золотоносное окварцева-
ние и ураноносный щелочной метасоматоз, исходные породы несут изотопную «печать»
принадлежности к одному (или близкому) стратиграфическому, возрастному, литологи-
ческому уровню. В соответствии со стратотипами (свитами) мы назвали этот литолого-
стратиграфический уровень гданцевско-чечелеевским [13].
Условия формирования пород этого уровня наиболее детально рассмотрены для
гданцевской свиты [6]. Показано также проявление на границе саксаганской и гданцев-
ской свит изотопного скачка (сера), объясняемого всеми исследователями криворожской
серии резким глобальным и региональным изменением условий седиментогенеза. В гло-
бальном масштабе — изменение газового состава атмосферы до существенно кислород-
ного, увеличение количества органики и широкое развитие сульфатредуцирующих бакте-
рий. В региональном плане — сульфатредукция в полуизолированных и изолированных
бассейнах лагунного типа с ограниченным доступом сульфатных вод, восстановитель-
ная обстановка осадкоотложения, обилие органики в илах. Сульфиды с изотопно тяже-
лой серой в этих условиях могли образоваться в результате биогенного восстановления
85
захороненных сульфатов на стадии диагенеза. Альтернативой биогенному восстанов-
лению сульфатов может быть их метаморфогенное восстановление до сульфидов при
высоких (>500° С) температурах, что отнюдь не противоречит исходно-осадочному их ге-
незису.
Гданцевско-чечелеевский (или, с учетом рассматриваемой области — чечелеевский)
литолого-стратиграфический (и возрастной) уровень соответствует толщам существенно
биотитовых и биотит-графитовых гнейсов ингуло-ингулецкой серии на территории цен-
тральной части Украинского щита. Являясь устойчивым носителем сульфидной (пирит-
пирротиновой) минерализации, этот уровень, в подтверждение выводов В.Н. Кобзаря [5],
оценивается как весьма перспективный носитель и источник металлической нагрузки и,
прежде всего, урана и золота.
эволюция сульфидной системы. Изотопное сопоставление серы изученных участ-
ков (таблица 2) позволяет установить некоторые общие тенденции. Наиболее полное
представление об изотопном составе серы метаморфогенных пирита и пирротина дает
Хмелевской участок. Если к выборке добавить сульфиды (пирротин) слабо измененных
гнейсов и мигматитов других участков, то общая картина практически не меняется. В
частности, для исходного пирротина диапазон значений δ34S (‰) по 15 образцам состав-
ляет от -0,1 до +17,1; при среднем значении +8,46. Т.е. изотопный состав серы близок к
значениям δ34S, характерным для сульфидов общего литолого-стратиграфического уров-
ня [13] и, вероятно, отражает таковой осадочного цикла. Судить о влиянии на изотопное
фракционирование серы процессов ультраметаморфизма (гранитизации) трудно в силу
недостаточности систематических наблюдений, однако имеющиеся анализы пирротина
из мигматитов позволяют предположить, что это влияние не столь существенно: некото-
рая ее гомогенизация при незначительном облегчении средних значений δ34S.
Таблица 2. Изотопный состав серы сульфидов центральной части Украинского щита
№ п/п № скважины Глубина, м
δ34S сульфидов, ‰
пирит
пирротин
арсенопирит
магнитный немагнитный
Хмелевской участок
1. 71–88 237,5 (1) +7,4 +7,2 +8,7
2. 71–88 562,5 (2) +3,2 +0,4
3. 71–88 571,0 (1) +5,1
4. 88–88 357,0 (2) 0; +2,2 +1,5
5. 88–88
364,0 (1) +3,5 +3,3
364,0 (2) +3,0 +2,6
6. 88–88 386,0 (1) +1,1; +10,2
7. 88–88
464,0 (1) +8,7 +5,3
464,0 (2) +1,8 +4,8 +2,1
8. 88–88
479,0 (1) +0,4 -0,1 0
479,0 (2) +6,0
9. 88–88
484,0 (1) +11,1 +10,6
484,0 (2) +6,4
10. 88–88
497,5 (1) +11,3 +11,7 +11,0
497,5 (2) +9,7
Липняжский участок
11. 31–89
167,0 (1) +3,2
167,0 (2) +1,0; +5,0 +1,0 +2,6
86
№ п/п № скважины Глубина, м
δ34S сульфидов, ‰
пирит
пирротин
арсенопирит
магнитный немагнитный
12. 31–89 170,0 (2) +1,4 +2,1 +3,9
13. 31–89 176,0 (2) +5,7 +3,3 +4,2; +4,2
14. 31–89 290,0 (2) +9,1 +2,2
Савранский участок
15. 6354 239,0 (2) +9,5 +6,2
16. 6354 248,0 (2) +4,2 +2,9 +3,2
17. 6354 258,0 (2) +4,2 +14,6 +3,2
18. 6354 280,0 +5,3
19. 6354 288,5 +4,2 +9,1
20. 6354 289,0 +3,3 +14,8
21. 6354 338,3 +4,5 +8,7
22. 6355 166,5 +3,4…+3,7
Дубиновский участок
23. 6305 61,0 +4,2
24. 6305 100,0 +17,1
25. 6305 125,0 +4,0
26. 6305 182,0 +3,1
27. 6305 216,0 (2) +4,2 +7,8 +3,5
28. 6305 230,0 +2,0 +9,7
Примечание. Хмелевской участок: 1, 6. Кристаллосланцы (микрогнейсы) биотит-графитовые с
сульфидами (пирит, халькопирротин) 3, 4, 9, 10. То же, окварцованные с метакристаллами пирита,
пирротином и халькопиритом. 2, 5, 7, 8. То же, с зонками окварцевания и брекчирования на квар-
цевом цементе, с кристаллическим и друзовидным пиритом (2), прожилково-вкрапленным пир-
ротином (2) и халькопиритом на фоне мелких послойных прожилково-вкрапленных выделений
этих минералов (1). Липняжский участок: 11. Скарноид андродит-эпидот-амфиболовый с гнез-
дами магнетита, пирротина (1) и халькопирита в амфиболитах; зонка окварцевания: жильный
кварц + магнетит, арсенопирит и пирит (метакристаллы), пирротин (2), халькопирит, сфале-
рит. 12–14. Амфиболиты окварцованные с вкрапленностью и гнездами магнетита и сульфидов
и зонками кварц-арсенопирит-пиритового (метакристаллы) с пирротином и халькопиритом со-
става. Савранский участок: 15–22. Мигматиты биотитовые с графитом микроклинизированные
(до кварц-микроклиновых метасоматитов), с зонками окварцевания + вкрапленность, гнезда и
прожилки пирита и пирротина в ассоциации с хлоритом, реже гидрослюдами и гематитом. Дуби-
новский участок: 23, 25. Амфибол-магнетит-гранатовый скарноид с вкрапленностью, гнездами,
прожилками сульфидов (пирит, пирротин). 26, 27. То же, окварцованный, с эпидотом и гнездово-
вкрапленными пиритом, пирротином, халькопиритом. 24. Плагиомигматит биотит-гранатовый
окварцованный (+ гидрослюда) с прожилками пирита. 28. Гнейс биотит-графитовый с гранатом и
сульфидами (пирротин, пирит).
Значительное изменение соотношения изотопов серы в сульфидах связано со сме-
ной прогрессивного метаморфизма регрессивными условиями. Первым процессом, за-
фиксировавшим такие условия и способствовавшим переотложению сульфидов, можно
считать процесс скарнирования. Так, пирротины скарноидов Липняжского и Дубинов-
ского участков обнаруживают близкие значения δ34S (‰) и в узком диапазоне: +3,2…+5,0;
в среднем по 4 образцам +4,10. При этом в зонах окварцевания Дубиновского участка
пирротин и пирит по сере лишь немногим легче, соответственно +3,1…+4,1 и +3,5.
В целом же сульфиды постскарновых кварц-сульфидных ассоциаций (как и скар-
ноидов) характеризуются более узким диапазоном изотопного соотношения серы,
асимметричным относительно серы исходных сульфидов, со смещением значений δ34S в
87
пользу изотопа 32S. Для пирита δ34S (‰) составляет +1,4…+9,7 со средним +5,14 по 14 об-
разцам; для пирротина +2,1…+9,5 со средним +4,49 по 12 образцам. Особняком находит-
ся арсенопирит с близкими значениями δ34S: от +2,2 до +4,2 при среднем по 5 образцам
+3,42.
Наблюдаемое облегчение изотопного состава исходно-осадочной серы изученных
участков может быть связано как с увеличением окислительного потенциала минерало-
образующих растворов в ходе позднего метасоматоза, так и с добавкой в этот период глу-
бинной серы.
Сравнение рассмотренных сульфидных систем с сульфидами Восточно-Юрьевского
месторождением золота, расположенного в мигматизированных биотит-графитовых
гнейсах ингуло-ингулецкой серии того же возраста (Кировоградская зона) и отнесенного
к золотокварцевому малосульфидному типу [11], демонстрирует сходство минераграфи-
ческих и изотопно-геохимических их особенностей. В частности, для пирита Юрьевки
диапазон значений δ34S (‰) почти не отличается: -0,4…+9,8; среднее по 19 образцам +4,0;
для пирротина по 3 образцам он равен +6,1…+6,2. Существенное отличие фиксируется
только для арсенопирита: +6,8…+9,8; среднее по 6 образцам +7,8.
Гидротермально-метасоматическую природу золотосодержащих кварц-сульфидных
зон подтверждают результаты термобарогеохимических исследований [7]. Процесс фор-
мирования этих зон на всех четырех участках протекал в близких условиях: в диапазо-
не температур 455–120° С на фоне падения давления в системе (0,8…0,3)∙108 Мпа. Для
Восточно-Юрьевского месторождения температурный диапазон аналогичен: 450–100° С
[11]. Наиболее реальная температура отложения кварца, вероятно, во всех случаях соо-
тветствует более узкому интервалу: 420–260° С.
Изотопное сравнение S магнитных и немагнитных пирротинов. Характерной особен-
ностью изученных пирротинов является их переменная магнитность. Магнитному пир-
ротину, как известно [2], присуща избыточность S по отношению к Fe, в немагнитном
пирротине соотношение S и Fe приближается к стехиометрическому. Магнитная и не-
магнитная (электромагнитная) фракции присутствуют в составе пирротина всех участ-
ков и генераций. На Хмелевском участке, который отличается от остальных относитель-
но невысокой интенсивностью эпигенетических процессов, пирротины обеих групп
(магнитные и немагнитные) обнаруживают изотопное сходство (таблица 3): δ34S (‰) со-
ставляет соответственно -0,1…+11,7 при среднем по 11 обр. +4,7; 0…+11,0 при среднем по
10 обр. +4,8. В пирротинах других участков изотопное соотношение серы в магнитных и
немагнитных разновидностях отличается: в последних оно существенно смещено в поль-
зу легкого изотопа S32. Для пирротинов Липняжского участка сера магнитных разновид-
ностей тяжелее серы немагнитных в среднем в 1,8 раза; для пирротинов Савранского и
Дубиновского участков — в 2,4 и 2,5 раз соответственно.
Таблица 3. Изотопный состав серы магнитных и немагнитных пирротинов центральной
части Украинского щита
Участок
δ34S пирротина, ‰
магнитная фракция немагнитная фракция
n вариации среднее n вариации среднее
Хмелевской 11 -0,1…+11,7 +4,7 10 0…+11,0 +4,8
Липняжский 5 +1,0…+9,1 +4,6 3 +1,0…+3,3 +2,5
Савранский 6 +2,9…+14,8 +9,9 3 +2,9…+6,2 +4,1
Дубиновский 5 +4,0…+17,1 +8,6 1 – +3,5
По фракциям 27 -0,1…+17,1 +6,6 17 0…+11,0 +4,2
Среднее 44 -0,1…+17,1 +5,6
88
С учетом сказанного выше можно предположить причинную связь изотопных раз-
личий именно с принадлежностью пирротинов Хмелевского участка преимущественно
к метаморфогенным парагенезисам, а пирротинов остальных трех участков в основном
к гидротермально-метасоматическим ассоциациям, т.е. с различием температурных
условий их формирования. Коротко рассмотрим генетические особенности сульфидной
системы в высокотемпературных и низкотемпературных условиях.
Высокотемпературный пирротин. Метаморфогенная ассоциация включает в себя пи-
рит (мельниковит) — пирротин (чаще халькопирротин немагнитный и магнитный в при-
мерно равных количественных соотношениях); присутствуют также графит и магнетит.
Минераграфические наблюдения свидетельствуют о замещении марказита пирротином,
а также (в некоторых образцах) о близком к равновесному соотношении пирита и пирро-
тина; последнее подтверждается данными изотопного состава серы этих минералов. Рав-
новесие в системе пирит-пирротин, судя по значениям Δδ34S (при всей проблематичности
определений температуры по этому сульфидному термометру), и исходя из работы [16],
устанавливается при температуре 550–850° С, что соответствует температурным усло-
виям амфиболитовой фации метаморфизма (650–800° С [3, 14]) с учетом проявления в
изученных образцах процессов гранитизации и диафтореза, повышающих и снижающих
температуру соответственно.
Замещение пирита (мельниковита) пирротином, судя по диаграмме [9], должно со-
провождаться выделением серы, которая при избытке железа, как в нашем случае, соеди-
няясь с ним, образует пирротин, неравновесный с пиритом. В пирротине же, находящем-
ся в равновесии с пиритом, как известно [2], по мере увеличения температуры возрастает
дефицит железа (и количество серы), тогда как состав пирита остается неизменным. Та-
кой пирротин может менять свой состав от стехиометрического (немагнитного троилита)
до пирротина со структурными дефектами и нарушенным соотношением Fe – S, обла-
дающего магнитными дефектами. Таким образом, действуют оба механизма, и количе-
ственное соотношение магнитной и немагнитной модификаций пирротина сохраняется
примерно постоянным.
Таблица 4. Равновесные (или близкие к равновесным) соотношения пирита и пирротина
№
скв.
Глуб.,
м Порода
Пирит
Пирротин
Δδ34S
(Т, °С)магнитн. немагн.
δ34S, ‰
71–88 237,5 Кристаллосланец с графитом (1) +7,4 +7,2 0,2 (850)
88–88 364,0 То же мигматизирован.
с графитом (1) +3,5 +3,3 0,2 (850)
88–88 364,0 Брекчия: кварц и сульфиды (2) +3,0 +2,6 0,4 (650)
88–88 479,0 Кристаллосланец с графитом (1) +0,4 -0,1 0 0,5 и 0,4 (650–550)
88–88 484,0 Кристаллосланец с графитом (1) +11,1 +10,6 0,5 (550)
88–88 497,5 Кристаллосланец с графитом (1) +11,3 +11,0 0,3 (750)
31–89 167,0 Скарноид окварцованный с
магнетитом и сульфидами (2) +2,6* +1,0 +1,0 1,6 и 1,6 (170–180)
31–89 176,0 Амфиболит окварцованный с
магнетитом и сульфидами (2) +4,2* +3,3 0,9 (320)
6354 248,0 Мигматит окварцованный с
магнетитом и сульфидами (2) +4,2 +2,9 +3,2 1,3 и 1,0 (300–220)
6354 258,0 Мигматит окварцованный с
магнетитом и сульфидами (2) +4,2 +2,9 1,3 (220)
6305 216,0 Скарноид окварцованный с
магнетитом и сульфидами (2) +4,2 +3,5 0,7 (390)
Примечание. В скобках указаны ассоциации: 1 пирит-пирротин-графит в гнейсах и кристаллослан-
цах; 2 пирит (арсенопирит*)-пирротин-магнетит в кристаллосланцах, мигматитах, амфиболитах.
89
Низкотемпературный пирротин. Гидротермально-метасоматические ассоциации
(скарноидная магнетит-сульфидная, и кварц-сульфидная с магнетитом) содержат крис-
таллический пирит (и/или арсенопирит), пирротин (немагнитный и магнитный) + халь-
копирит, иногда сфалерит. Эти ассоциации, являясь переотложенными, могут давать как
равновесные (или близкие к равновесным) соотношения пирита (арсенопирита) и пир-
ротина, так и неравновесные. Равновесие в паре пирит-пирротин, исходя из тех же ис-
следований [16], наступает при температуре 170–390° С (таблица 4), что соответствует ре-
зультатам термобарогеохимических определений для тех же участков и, зачастую, тех же
образцов (120–455° С) [7], с учетом более широкого диапазона измеренной температуры
гомогенизации отдельных флюидных включений.
По некоторым данным [2], при температуре до 360° С пирротин обретает состав,
описываемый формулой Fe7S8, т.е. содержит минимум железа и максимум серы и обладает
магнитными свойствами. Одновременно в равновесной системе пирит-пирротин условия
относительно низких температур благоприятны для формирования пирротинов со стехи-
ометрическим составом (типа троилита). При этом, кажется логичным количественный
рост последних при уменьшении доли моноклинного пирротина. В целом подтверждает-
ся гипотеза об устойчивости низкотемпературных парагенезисов немагнитного троилита
и магнитного моноклинного пирротина [8].
Отсутствие существенной разницы в изотопном составе серы магнитного и немаг-
нитного пирротина в высокотемпературных условиях, скорей всего, свидетельствует о
маловероятном изотопном фракционировании серы между этими модификациями ми-
нерала, по крайней мере, в таких условиях. Существенное же смещение значений δ34S
от моноклинных (магнитных) разностей пирротинов к упорядоченным троилитовым
(немагнитным) в низкотемпературной гидротермально-метасоматической системе, по-
видимому, указывает на повышение в ней фугитивности кислорода [13], т.е. на измене-
ние условий минералообразования от восстановительных к окислительным, во всяком
случае, на начальных ступенях широко проявленного окварцевания. Сложный же харак-
тер взаимосвязи разновидностей пирротина позволяет говорить скорее не о локальном
характере этих изменений, а об инверсии как о явлении, характерном для углеродистых
метаморфизованных осадочных пород [4], в том числе и для раннего протерозоя Украин-
ского щита [12], по времени совпадающем с окварцеванием.
Выводы. 1. Изученные участки характеризуются развитием сульфидов, принадле-
жащих двум разновозрастным группам минеральных парагенетических ассоциаций: ме-
таморфогенной — пирит, пирротин (халькопирротин) + графит, магнетит с температурой
формирования 550–850° С, что соответствует амфиболитовой фации, и гидротермально-
метасоматической — пирит, арсенопирит, пирротин, халькопирит, сфалерит + магнетит
с температурой 120–455° С.
2. Вариации δ13С графита (-22,6…-32,7‰) и δ34S сульфидов (-2,8...+20,3‰) в преде-
лах различных участков Кировоградского мегаблока, в строении которых принимают учас-
тие исходные биотит-графитовые гнейсы ингуло-ингулетской серии раннего протерозоя
или ее аналоги, несмотря на литологические различия пород, степень их метаморфизма
и наложенные процессы, весьма выдержаны. Это подтверждает наличие здесь некоего
(чечелеевского) литолого-стратиграфического (и возрастного) уровня, который, являясь
устойчивым носителем сульфидной минерализации, оценивается как перспективный
носитель и источник металлической нагрузки, прежде всего, урана и золота.
3. Становление исходной сульфидной системы связано с наиболее интенсивным
фракционированием серы в условиях седиментогенеза с вероятным сохранением
изотопных ее соотношений при региональном метаморфизме. Гранитизация, возможно,
способствовала некоторой гомогенизация серы при незначительном облегчении средних
значений δ34S.
4. Сульфиды кварц-сульфидных ассоциаций (как и предшествующих им скар-
ноидов) характеризуются более узким диапазоном изотопного соотношения серы,
ассиметричным относительно серы исходных сульфидов, со смещением значений δ34S
90
в пользу изотопа 32S. Наблюдаемое облегчение изотопного состава исходно-осадочной
серы изученных участков может быть связано как с увеличением окислительного потен-
циала минералообразующих растворов в ходе позднего метасоматоза, так и с добавкой в
этот период глубинной серы.
5. Характерной особенностью изученных пирротинов является их переменная маг-
нитность. Сравнение изотопного состава серы магнитных и немагнитных разновидностей
демонстрирует их сходство для метаморфогенных парагенезисов (δ34S +4,7 и +4,8‰ со-
ответственно) и существенное различие для гидротермально-метасоматических ассоциа-
ций: значения δ34S немагнитных пирротинов в 1,8–2,5 раза меньше таковых немагнитных
разновидностей. Выявленная закономерность, возможно, связана с инверсией условий
минералообразования от восстановительных к окислительным на постгранитизацион-
ном этапе.
1. Генетические типы и закономерности размещения урановых месторождений Украины. Отв. ред. Белев-
цев Я.Н., Коваль В.Б. Киев: Наук. Думка, 1995. — 396 с.
2. Дир У.А., Хауи Р.А., Зусман Дж. Породообразующие минералы. Т.5. — Москва: Мир, 1966. — 406 с.
3. Добрецов Н.Л., Соболев В.С., Ревердатто В.В. и др. Фации метаморфизма. — Москва: Наука,1970. —
322 с.
4. Иванкин П.Ф., Назарова Н.И. Методика изучения рудоносных структур в терригенных толщах. Мо-
сква: Недра, 1988. — 254 с
5. Кобзарь В.Н. Нижнепротерозойское осадконакопление и вопросы металлогении центральной части
Украинского щита. — Киев: Наук. думка, 1981. — 104 с.
6. Коржнев М.Н., Фомин Ю.А. Эволюция условий накопления пород криворожской серии по геохими-
ческим и изотопным данным // Геол. журн. — 1992. — №3. — С. 93–99.
7. Лазаренко Е.Е., Блажко В.И., Фомин Ю.А. Термобарогеохимическая характеристика некоторых
золотоносных участков центральной части Украинского щита // Доп. НАН України. — 2008. — № 8. —
С. 102–108.
8. Махоркина Т.И., Пляшкевич А.А. О находке природной ассоциации троилит-моноклинный пирротин
// Минерал. журн. — 1986. — 8. — №4. — С. 79–81.
9. Рай Р. Омото Х. Обзор исследований изотопов серы и углерода применительно к проблеме генезиса руд.
// В кн. Стабильные изотопы и проблемы рудообразования. Москва: Мир. — 1977. — С. 175–212.
10. Рябоконь С.М. Сульфидные минералы Украинского щита. — Киев: Наук. думка, 1983. — 192 с.
11. Фомин Ю.А. Восточно-Юрьевское месторождение золота // Минерал. журн. — 1999. — 21. — №4. —
С. 32–44.
12. Фомин Ю.А. Золото и уран Кировоградской тектоно-метасоматической зоны // Доп. НАН України. —
2005. — №11. — С. 113–119.
13. Фомин Ю.А., Демихов Ю.Н. Изотопный состав углерода и серы раннепротерозойских пород централь-
ной части Украинского щита // Доп. НАН України. — 2008. — № 7. — С. 123–129.
14. Фомин Ю.А., Демихов Ю.Н. Сульфидная система раннепротерозойских пород центральной части
Украинского щита // Доп. НАН України. — 2008. — № 9. — С. 115–120.
15. Щербаков И.Б. Петрология Украинского щита. — Львов: ЗУКЦ, 2005. — 366 с.
16. Kajiwara Y and Krouse H.R. Sulfur isotope partitioning in metallic sulfide systems // Canadian Journal of Earth
Sciences. — V.8 (11). — 1971. — P. 1397–1408.
Фомін Ю. О., Деміхов Ю. М. СУЛЬФІДНА СИСТЕМА У РАНЬОПРОТЕРОЗОЙСЬКИХ
ПОРОДАХ ЧЕЧЕЛЕЇВСЬКОГО ЛІТОЛОГО-СТРАТІГРАФІЧНОГО РІВНЯ КІРОВО-
ГРАДСЬКОГО МЕГАБЛОКУ (УКРАЇНСЬКИЙ ЩИТ)
На основі мінералогічних, ізотопних і термобарогеохімічних досліджень просте-
жено еволюцію сульфідної системи від вихідних метаморфогенних до гідротермально-
метасоматичних асоціацій. В межах цієї еволюції проведено порівняння ізотопного складу
сірки магнітних та немагнітних піротинів.
Fomin Y., Demikhov Y. SULFIDE SYSTEM IN THE EARLY PROTEROZOIC ROCKS OF
THE CHECHELEEVSK LITHOLOGIC-STRATIGRAPHIC LEVEL OF KIROVOGRAD
MEGABLOCK (UKRAINIAN SHIELD)
On the base of mineralogical, isotopic and thermobarogeochemical investigations the evolution
of sulfide system from host metamorphic to hydrothermal-metasomatic associations was trashed. At the
frames of this evolution the comparison of isotopic composition of magnetic and nonmagnetic pyrrhotite
sulfur was carried out.
|