Геохимия гидротермальных рудообразующих систем
профессор
Борисов Михаил Васильевич
профессор
Гричук Дмитрий Владимирович
ведущий научный сотрудник
Шваров Юрий Всеволодович
доцент
Бычков Андрей Юрьевич
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
Статьи