Геохимия гидротермальных рудообразующих систем

ведущий научный сотрудник

Шваров Юрий Всеволодович

старший научный сотрудник

Бычков Дмитрий Алексеевич

Область исследований

Главная цель - построение и исследование свойств количественных равновесно-динамических компьютерных моделей рудообразующих гидротермальных систем, направленных на развитие физико-химической теории гидротермального процесса, выявление причин, условий и механизмов формирования селективного, концентрированного и вкрапленного оруденения. Эти данные служат основой для создания новых критериев поиска рудных объектов.

Основные задачи - развитие алгоритмического и программного обеспечения для разработки новых методик моделирования геохимических процессов на ЭВМ, построение и анализ свойств моделей формирования рудных тел и ореолов, проведение новых геохимических исследований жильных полиметаллических, колчеданных, золоторудных, грейзеновых месторождений.

Результаты

Создана новая архитектура пакета программ HCh для термодинамического моделирования природных процессов. Это позволяет для моделирования многокомпонентных геохимических систем, включающих любые реальные растворы (твердые, жидкие и газообразные), использовать реализованные пользователям собственные динамические и кинетические модели геохимических процессов. Разработаны программы OptimA, OptimB и OptimC, позволяющие в широком интервале Т и Р оптимизировать энергии Гиббса и получать на основе эксперимента параметры частиц водных растворов, необходимые для занесения в термодинамическую базу данных. Пакет HCh – в настоящее время один из лучших в мире для физико-химического моделирования природных процессов и широко используется исследователями России, США, Германии, Канады, Франции, Австралии, Швейцарии и др.

Проведена реконструкция механизмов и условий образования рудных тел жильных полиметаллических месторождений. Установлена корреляция параметров гидротермальной системы в области мобилизации с формированием определенных минеральных ассоциаций реальных жил. Образование богатых жил может происходить в узком Т-Р диапазоне условий в области мобилизации, а вмещающие породы должны иметь повышенные фоновые содержания рудных компонентов. Взаимодействие рудоносного раствора с околожильными алюмосиликатными породами в термоградиентной системе вызывает лишь незначительное увеличение отложения рудных сульфидов в жилах, но оказывает сильное влияние на перераспределение рудных элементов не характерное для реальных объектов. Показано, что это взаимодействие при определенных пропорциях может приводить к разделению в пространстве интервалов отложения сфалерита и галенита - сфалерит предпочтительно отлагается в высокотемпературных (нижних), а галенит в низкотемпературных (верхних) участках жил.

Разработаны новые методики и исследованы модели гидротермально-осадочного рудообразования в условиях островной дуги. Установлено, что рудные элементы более эффективно экстрагируются нагретой морской водой из островодужных магматических пород в сравнении с MORB. В островных дугах потенциально возможно образование более крупных рудных тел. Соотношение металлов в рудных осадках предопределяется их фоновыми содержаниями в породах. Поэтому руды островодужных гидротермальных систем обогащены Pb, Ag, As, Sb. Островодужные конвективные системы испытывают дефицит сульфидной серы, препятствующий эффективному осаждению всего количества выносимых металлов. Магматические флюиды дают осадки самородной серы и ультракислые растворы, что препятствует образованию сульфидных руд цветных металлов. При небольшой доле в питании (n %) магматический флюид может повысить рудогенерирующий потенциал конвективных гидротермальных систем за счет снятия дефицита сульфидной серы. Присутствие значительных количеств самородной серы может рассматриваться как негативный показатель рудоносности на локальном уровне, и потенциально позитивный показатель на уровне рудных узлов.

Разработана и исследована термодинамическая модель вольфрамитового месторождения Акчатау, которое обладает типичными чертами месторождений грейзеновой формации. Большой объем геохимических данных (изотопия О, Н, С, благородных газов, исследование флюидных включений, РЗЭ, Ga/Al отношение и др.) позволил реконструировать физико-химические условия формирования и выявить основные факторы, управлявшие процессом метасоматоза и рудообразования на месторождении. По результатам моделирования установлено, что в крупных телах отложение вольфрамита в околожильных грейзенах происходит при взаимодействии кипящих высокоминерализованных растворов и вмещающих гранитов. Кипение не является фактором рудоотложения, но увеличивает концентрацию и рудоносность грейзенизирующих флюидов, и это способствует образованию богатых вольфрамитовых руд. В жилах выполнения этих тел рудоотложение связано с разбавлением растворов слабоминерализованными экзогенными водами и конденсатом газовой фазы. Выявлены механизмы отложения вольфрамита и касситерита на месторождении Иультин.

Основные публикации

Монографии

  • Борисов М.В., Шваров Ю.В., 1992. Термодинамика геохимических процессов. М., МГУ, 254 с.
  • Борисов М.В., 2000. Геохимические и термодинамические модели жильного гидротермального рудообразования. М.: Научный мир, 360 с.
  • Бычков А.Ю. , 2009. Геохимическая модель современного рудообразования в кальдере Узон (Камчатка). М: ГЕОС, 124 с.
  • Гричук Д.В., 2000. Термодинамические модели субмаринных гидротермальных систем. М.: Научный мир, 304 с.
  • Shvarov Yu., Bastrakov E., 1999. HCh: a software package for geochemical equilibrium modelling. User's Guide. Australian Geological Survey Organisation (Department of Industry, Science & Resources), Canberra, 56 p.
  • Borisov M.V., 2003. Geochemical and thermodynamic models for the genesis of low- and medium-temperature vein mineralization and metasomatism in the wall rocks// Geochemistry International, Vol. 41, suppl. 2, S145-S312.
  • Grichuk D.V., 2004. Thermodynamic models of submarine hydrothermal systems// Geochemistry International, vol. 42, suppl. 2, S159-S324.
  • Статьи

  • Борисов М.В., 1997. Закономерности распределения элементов в ближнем околожильном пространстве Pb-Zn гидротермальных месторождений// Геохимия, № 11, 1115-1127.
  • Борисов М.В., 2000. Термодинамические модели формирования Pb-Zn жильных рудных тел// Геохимия, № 8, 829-851.
  • Борисов М.В., Бычков Д.А., Шваров Ю.В., 2006. Геохимические структуры полиметаллических жил выполнения и параметры гидротермального рудообразования // Геохимия, №11, 1218-1239.
  • Борисов М.В., Кудрявцев К.Ю., 1999. Термодинамические модели формирования рудных тел свинцово-цинковых жильных месторождений// ДАН, т.368, №1, 87-90.
  • Борисов М.В., Шваров Ю.В., 1998. Термодинамические модели мобилизации рудных компонентов при образовании Pb-Zn жильных гидротермальных месторождений// Геохимия, № 2, 166-183.
  • Борисов М.В., Шваров Ю.В., 2010. Влияние околожильных пород на эффективность гидротермального рудообразования // Геохимия, №9, 996-1001.
  • Бычков А.Ю., Матвеева С.С., 2008. Термодинамическая модель формирования рудных тел вольфрамитового жильно-грейзенового месторождения Акчатау // Геохимия, №9, 934-954.
  • Гричук Д.В., 1996. Рудные элементы в гидротермальной системе срединно-океанического хребта// Геохимия, № 7, 650-672.
  • Гричук Д.В., Абрамова Е.Е., Тутубалин А.В., 1998. Термодинамическая модель субмаринного рудообразования в рециклинговой гидротермальной системе// Геология рудных месторождений, № 1, 3-19.
  • Гричук Д.В., Шваров Ю.В., 2002. Сравнительный анализ методов равновесно-динамического моделирования инфильтрационной метасоматической зональности// Петрология, т. 10, № 6, 656-669.
  • Пальянова Г.А., Шваров Ю.В. и др. , 2005. Методические подходы к оценке пробности золота при термодинамическом моделировании гидротермальных систем// Геохимия, № 12, 1353-1357.
  • Сущевская Т.М., Бычков А.Ю., 2010. Физико-химические механизмы отложения касситерита и вольфрамита в гидротермальной системе, связанной с гранитами (термодинамическое моделирование). Геохимия, №12, 1330-1338.
  • Шваров Ю.В., 1999. Алгоритмизация численного равновесного моделирования динамических геохимических процессов// Геохимия, № 6, 646-652.
  • Шваров Ю.В., 2007. О термодинамических моделях реальных растворов// Геохимия, №6, 670-679.
  • Шваров Ю.В., 2008. HCh: новые возможности термодинамического моделирования геохимических систем, предоставляемые Windows // Геохимия, № 8, 898-903.
  • Шваров Ю.В., Жариков В.А., Жандарова Т.В., 2000. Расчет инфильтрационной метасоматической колонки на основе принципа локального равновесия// Геохимия, №11, 1139-1148.