Взаимоотношение серной /сульфидной минерализации

C http://ai-malyshev.narod.ru/GasFactor/GasFactorsFigs.html#Fig027 - Малышев А.И.

Оконтуривание зон высокотемпературных газовых выходов с рассеянной сульфидной минерализацией отложениями самородной серы.

Bыхода на поверхность зон сульфидообразования, формирующихся за счет активации серного расплава, укладывается в описанные выше схемы, за исключением наиболее высокотемпературных выходов, в которых исключается сама возможность образования конденсата серы (т.е. для тех выходов, в которых температура выделяющихся газов превышает температуру кипения расплава серы – 444.6°С при давлении 1 атм). Пример именно такого случая представляют высокотемпературные фумарольные площадки на влк. Кудрявый, о. Итуруп. Здесь в современных условиях формируется редкометальное сульфидное оруденение.

Месторождение находится у северо-восточной оконечности Итурупа, в кратере действующего влк. Кудрявый. От берега бухты Медвежьей оно удалено на 5 км. Вулкан Кудрявый является вторым, с востока, конусом в цепи из четырех вулканов, сложенных главным образом двупироксеновыми андезитами и их туфобрекчиями. Вся вулканическая цепь располагается в кальдере Медвежьей (Сибеторо), имеющей диаметром около 10 км.

Серные руды в кратерах представлены тремя разновидностями: 1) кристаллической сублимационной серой; 2) рыхлыми рудами замещения; 3) жильной крупнокристаллической серой.

Последняя разновидность встречается редко и не имеет самостоятельного практического значения.

Немногочисленные руды замещения образуются в местах, где породы подвергаются воздействию горячих газов с большими количествами водяных паров.

Здесь даже плотные лавы разлагаются, превращаясь в рыхлую массу, сохраняющую структуру первоначальной породы. При этом порода, преимущественно фенокристаллы лав, замещается серой. Так формируются вкрапленные рыхлые руды, получившие в практике наименование “сыпучки”.

Основную ценность серного оруденения Медвежьего месторождения составляют поверхностные отложения кристаллической серы из фумарольных газов. Это корка различной мощности (от нескольких сантиметров до 0.6 м), лежащая на сильно разложенных породах в пределах площадей с рассеянными газовыделениями.

У разломов или в местах, где породы сильно переработаны газами или парами, подошва корки богатых руд опускается на глубину 2–3 м (редко до 4 м) от поверхности.

С 1992 г. началось интенсивное изучение вулкана Кудрявый в связи с открытием активно формирующейся в газовых струях вулкана рудной редкометальной минерализации.

В возгонах, осажденных на стенках газовых трубок при пропускании по ним высокотемпературных (800–900°С) фумарольных газов, диагностированы хлориды Na и K (до 75 мас. %), нерастворимые в воде кристобалиты, алюмосиликаты, соединения Mo, Pb, Cu, Zn, Fe, представленные в основном сульфидами – молибденитом, галенитом, сфалеритом, пиритом и халькопиритом.
Pедкометальная минерализация контролируется высокотемпературными (>250°С) фумаролами и распространена на площади 3000м2. На высокотемпературных фумарольных площадках установлены концентрации элементов, на несколько порядков превышающих кларковые: Re (0.0017/0.8), In (0.0146/0.05), Ge (0.0038/0.05), Mo (0.4280/8.1), Cd (0.0462/0.5), Cu (0.0305/0.2), Zn (0.239/1.5), Pb (0.2835/2.10), W (0.0225/0.4), Bi (0.0807/1.4), Sn (0.0360/0.24). При опробовании одного из таких полей обнаружен природный дисульфид рения – рениит (рис. 197), первоначально принятый за молибденит и окончательно отождествленный благодаря микрозондным анализам. Вмещающее его поле, впоследствии названное Рениевым, имеет размер 50 x 20 м и расположено на крутом внутреннем склоне старого кратера в средней части удлиненной вершины. Стенки кратера сложены лавово-пирокластическими образованиями, представленными оливин-пироксеновыми андезибазальтами. Рениевое поле постоянно окутано клубами плотоного пара.

Температуры фумарол увеличиваются от 300 до 550–600°С с северо-западной к юго-восточной части поля, где заметно красное свечение. Породы на фумарольном поле в сильной степени изменены и покрыты коркой, сложенной сульфатами, а по его краям импрегнированы серой.

Рениит был найден в юго-восточной части поля в закопушках на глубине 20–60 см от поверхности при температуре исходящих газов 380–560°С. В тесной ассоциации с рениитом присутствовали магнетит, корунд, и другие сублимационные окислы и силикаты. Из сульфидов отмечены пирит, минералы ряда вюртцит–гринокит, кадмоиндит (CdIn2S4).

Pедкометальные руды высокотемпературных площадок характеризуются низкими концентрациями Cu, при отношении Zn/Cu одним из наиболее высоких для руд Курильских островов.

Максимальные концентрации Cu на высокотемпературных площадках присущи рудам Кратера II, отлагаемым при температурах >550°С.

Собственные минералы Cu не обнаружены, а препараты из металлической меди “растворяются” в парогазовых струях с выносом меди в виде хлоридов.

Положительная корреляция Cu с In, Ge, Sn, Re (0.30) и с Mo (0.45) свидетельствует о возможности совместного вхождения этих элементов в пириты и пирротины, отлагаемые при этих температурах. В то же время в серно-сульфидных сублиматах Кратера IV медь образует собственные минералы (халькопирит, ковеллин, борнит, халькозин) или примеси в сульфидах Fe (пирротин, пирит, марказит).
Низкотемпературные (<210°С) фумаролы несут лишь следы редкометальной минерализации. Характер и состав рудных скоплений зависят как от температуры, так и от текстурных особенностей вмещающих пород. Наиболее благоприятными для образования эксгаляционных руд являются пористые шлаки, плащеобразно перекрывающие высокотемпературные фумарольные поля, трещиноватые породы и тектонические брекчии.

Рудные минералы (сульфиды, оксиды, сульфосоли, оксисоли) выполняют промежутки между обломками, полости в них и мелкие трещины. Р.Е. Бочарников установил, что в высокотемпературных фумаролах основным механизмом преобразования силикатных минералов (полевых шпатов, оливина и биотита) при взаимодействии с газами является диффузионный катионный обмен.

Dанные по рассеянному сульфидообразованию в высокотемпературных фумаролах вполне соответствуют концепции серного перехвата.

Cульфидообразование на стенках кварцевых трубок есть результат действия искусственно созданной температурной ловушки.

Сульфидо-образование в серно-сульфидных сублиматах вписываются в представления об активации серного расплава под воздействием проходящих газов.

Интерес представляет высокотемпературная составляющая рассеянной сульфидной минерализации.

Tемпературный диапазон существования дисульфида рения (380–560°С) выходит в условиях подповерхностных пород за пределы PT-области образования конденсата серы даже в случае ее 20%-го содержания в общей массе газовой смеси и ювенильные газы в этих условиях становятся ненасыщенными парами самородной серы, причем эта недосыщенность прогрессирует с увеличением температуры газового потока.

Cброс конденсата серы из газового потока здесь невозможен и становится вероятен вынос серы из пород за счет реакций с водной составляющей высокотемпературного газового потока: 3S + 2H2O -- > SO2 + 2H2S и MeS + H2O -- > MeO + H2S. В связи с эти интересен факт образования редкометальной сульфидной минерализации, и ее устойчивость в зоне “отжига” сульфидных соединений.

Yказанный температурный диапазон сульфидообразования в условиях подповерхностных пород попадает в пределы PT-области геохимической активности конденсата щелочей. Конденсат щелочей, образующийся в результате воздействия высокотемпературных водных пород на вмещающие породы, способен накапливать в своем составе d- и p-элементы. Это обусловлено способностью d- и p-элементов проявлять в резко щелочной среде кислотные свойства и реагировать со щелочами с образованием солей, в которых соответствующий элемент выступает в качестве кислотообразующего.

Например, накопление перренатa калия – KReO4 в условиях вулкана Кудрявого за счет поглощения щелочным конденсатом транспортируемого газовым потоком (вероятнее в составе галогенидов) рения становится возможным из-за того, что перренат калия представляет собой соль достаточно сильной рениевой кислоты и устойчив в высокотемпературных условиях, переходя в расплавленное состояние при температуре 553°С.
Таким образом, на первоначальной стадии образования рениевой минерализации происходит перехват щелочным конденсатом транспортируемого газовым потоком рения с образованием перренатов калия и, возможно, натрия. Hакопление в щелочном конденсате перренатов обусловливает возможность второй стадии конденсатного перехвата – поглощения щелочным конденсатом из состава флюидного потока газовой серы:

2KReO4(расплав) + 5H2S(газ) -- > 2KOH(расплав) + 2ReS2(крист.) + 4H2O(газ) + SO2(газ).

Направленность протекания реакции обусловливается как образованием устойчивой кристаллической фазы, так и частичным поглощением газового объема за счет частичного поглощения новообразующейся воды щелочным расплавом.

Таким образом, формирование рассеянной редкометальной сульфидной минерализации под воздействием высокотемпературного газового потока на влк. Кудрявый является вероятным следствием перехвата геохимически активным конденсатом рудообразующих компонентов из состава газового потока. Pудообразующим фактором является проявляющий геохимическую активность конденсат щелочей.

В свою очередь повышенная устойчивость дисульфида рения по отношению к воздействию высокотемпературных паров воды обеспечивает его избирательное накопление на Рениевом поле, тогда как менее усточивые сульфиды могут образовываться и существовать лишь в области более низких температур (например, при охлаждении на стенках кварцевых трубок [Ткаченко и др., 1992] или в составе серно-сульфидных сублиматов). Природа этой устойчивости заслуживает дополнительных исследований тем более, что именно повышенная устойчивость редко- и благороднометальной сульфидной минерализации в условиях высокотемпературного “отжига” обусловливает промышленно значимые концентрации этих элементов.