Геохімія та мінералогія мідного і золото-поліметалічного зруденіння в геологічних структурах Передсудеття та обрамлення Українського щита

Дослідження відбивної здатності вітриніту. Відбивна здатність колотелініту та колодетриніту змінюється від 0,6 до 1,1% і від 0,3 до 0,9%, відповідно. Піки відбивної здатності вітриніту у зразку, інтенсивно мінералізованому халькозином в контакті з почервонілою зоною, на фронті якої ковелін замістив халькозин, становлять 0,63 % і 0,75 % відповідно для зони халькозину і ковеліну. Інтенсифікація відбивної здатності є доказом додаткового дозрівання органічної речовини в процесі окиснення рудних тіл.

Оцінка палеотермального режиму у Бахмутському трозі. Відповідно до змін відбивної здатності вітриніту з глибиною за методом Лопатіна був оцінений палеотемпературний режим для тріас-юрського занурення території - біля 60-65 мВт/м². Отже, наприкінці юри максимальні температури в рудоносних горизонтах могли досягати 80-150 ^єC.

Компонентний склад органічної речовини. Екстраговані з рудоносних проверстків бітуми характеризуються широкими варіаціями вмістів вуглеводневих фракцій: аліфатична - 28-55, ароматична - 5-25, ефірна - 7-22, гетерокомпонентна - 6-42, асфальтенова - 0-33 %. Більшість хроматограм аліфатичної фракції відображає бімодальний розподіл піків з концентраційними максимумами від n-C17 до n-C20 і від n-C25 до n-C27. Найвищі концентрації властиві алканам з довгими ланцюжками n-C25…n-C27. Ці дані свідчать про два джерела органічної речовини: з водоростей і з вищих рослин. Кількісне співвідношення прістан/фітан (Pr/Phy) низьке - від 0,06 до 0,37, властиве відновному середовищу. Воно тенденційно зростає зі збільшенням вмісту Cu. У складі ароматичної фракції ідентифіковано понад 200 поліциклічних ароматичних сполук (ПАС). Домінують нафтален, біфеніл, дибензофуран, фенатрен, фенілнафтален, ксантон, метилфенатрен, флуорантен, пірен, метилфлуорантен, метилпірен, бензофлуорантен та бензопірен. Такий склад властивий, в основному, органічній речовині з решток вищих рослин. Кількісне співвідношення фенатрен/(сума метилфенатренів) (Ph/?MPh) більше за 0,5 (від 0,59 до 3,56), засвідчує окисненість органічної речовини. Воно тенденційно зростає зі збільшенням вмістів S і Cu. Показники Ph/?MPh та Pr/Phy додатно корелюють, тобто руйнування фітану й деметилування метилфенатренів відбувалось синхронно. Співвідношення дибензотіофен/4метилдибензотіофен (dBT/4MdBT) тенденційно зростає зі збільшенням вмісту Cu. Найвищі величини (до 5,54) властиві пробам, мінералізованим халькозином, а найнижчі (<0,65) - ковеліном, дігенітом чи ґетитом.

Стабільні ізотопи в мінералах та органічній речовині. ¹³С керогену змінюється від -20,0 до -29,41 ‰. ¹³С понад -22 ‰ відповідає рудовмісним породам, а менша - безрудним зонам. Отже, ізотоп ¹²C виносився впродовж рудоутворення. д¹³C від`ємно корелює з вмістом алканів внаслідок їх виносу при рудоутворенні. д¹³C карбонатного цементу змінюється від -7,87 до -11,7 ‰, нижча, ніж д¹³C вапняків з сіроколірних горизонтів (1,48 ‰). Ймовірно, це зумовлено участю в кристалізації карбонатів CO₂, виділеного в процесі розкладу органічної речовини, або ж ендогенного походження. д¹⁸О карбонатного цементу коливається від 17,29 до 23,48 ‰, нижча, ніж у вапняках горизонту Q₁₂ (д¹⁸О = 24,78 ‰). Між д¹³C керогену та д¹⁸О карбонатів спостерігається тенденційна зворотна залежність, яка засвідчує розклад органічної речовини в процесі привносу легшого ізотопу ¹⁶О метеорними водами. д³⁴S глобулярного піриту змінюється від -56,0 до -5,2 ‰, характеризує його біогенне походження. д³⁴S халькозину коливається від -29,8 ‰ до -10,1 ‰, галеніту - -24,1 ‰. Зростання д³⁴S сульфідів Cu і Pb порівняно з піритом засвідчує існування додаткового джерела сірки при рудоутворенні.

Геохімічна характеристика підземних вод нижньопермських верств Дніпровсько-Донецької западини. Підземні води нижньопермських відкладів ДДз - слабкометаморфізовані розсоли з мінералізацією від 54 до 321 г/л, з підвищеними вмістами Br (до 1 г/л). Тренд залежності rCl/rBr-rNa/rBr паралельний кривій розчинення галіту у воді, засвідчує її седиментаційний генезис. Діагенетичні зміни сприяють перетворенню хлоридно-натрієвих вод у хлоридно-кальцієві. Вміст Cu досягає 0,02 мас.%, зменшується з ростом концентрації Ca, засвідчуючи зниження мобільності Cu в процесі метаморфізації підземних вод.

Родовище Любін-Сірошовіце. На початок експлуатації у РЛС до глибини 1250 м нараховувалось 2700 млн. т руди, у т.ч. 52 млн. т Cu та 141 тис. т Ag за середнього вмісту металів 1,45-2,71 мас.% і 87-46 г/т відповідно.

Елементна характеристика рудоносних верств. У зруденілому чорному сланці халькофільним Ag, As, Cd, Co, Cu, Mo, Ni, Pb, S, Se, Sn, Zn, і літофільним Ca, Cs, Mg, U, V і W властиві позитивні концентраційні аномалії, а літофільним Al, B, Ba, Eu, Ge, Ho, La, Lu, Sr, Tb, Th, Y, Yb і кільком халькофільним - Bi, Fe, In та Te, - негативні. Вміст РЗЕ змінюється від 73 до 211 г/т. Хондрит-нормований розподіл РЗЕ однотиповий, незалежний від складу рудної мінералізації. У всіх пробах відмічаються негативна аномалія по Eu і слабка негативна - по Ce.

Загальна характеристика органічної речовини у сланці купфершіфер. Вміст ЗОВ у чорному сланці змінюється від 0,5 до 15,7 %. Вітриніт представлений колінітом та вітродетринітом, які походять з решток водоростей. Відбивна здатність вітриніту не залежить від глибини залягання рудного тіла (Speczik, Pьttmann, 1987), зменшується з віддаленням від зони роте фойле.

Компонентний склад органічної речовини. В екстракті бітумів з 12-ти проб зруденілого сланцю вміст аліфатичної фракції становив 9-25, ароматичної - 10-25, ефірної - 15-37, гетерокомпонентної - 12-23, асфальтенової - 15-32 %. Піки n-алканів на хроматограмах одномодальні, з максимумами від n-C14 до n-C19. Cпіввідношення Pr/Ph низьке - від 0,21 до 0,81, властиве відновлювальному середовищу. Найвища його величина відповідає ковелін-дігенітовому зруденінню, а одне з найнижчих - 0,28, - сфалерит-галенітовому. Серед ПАС домінують дибензотіофен, фенатрен, фенілнафтален, метилдибензотіофен, метилфенатрен, диметилдибензотіофен, диметилфенатрен, флуорантен, пірен, триметилфенатрен, тетраметилфенатрен, бензонафтотіофен, кризен, метилбензонафтотіофен, метилкризен, диметилбензонафтотіофен, диметилкризен, бензофлуорантен і бензопірен. Показник Ph/УMPh коливається від 0,34 до 1,31. Величини нижче 0,5 відповідають двом пробам з борнітової зони. Отже, тільки кристалізація борніту не супроводжувалась окисненням органічної речовини. Співвідношення dBT/4MdBT змінюється від 0,93 до 2,66. Вищі величини (від 2,66 до 1,5) відповідають халькозиновій, галеніт-сфалеритовій і борнітовій мінералізаціям, нижчі - дігенітовій і ковеліновій (від 0,93 до 1,2).

Результати термобарогеохімічних досліджень флюїдних включень. Температури гомогенізації двофазових газорідинних включень у кальциті з прожилків Рюкен коливаються від 70 до 80 C. Температури евтектики склали -67 та -50 C, можуть відповідати розчинам Na-K-Cl складу, які містять хлориди Mg і Fe. Температури повного розмерзання - -35,4 і -29 C, відповідають соленості 25-40 % NaCl екв.

Стабільні ізотопи в органічній речовині та мінералах. д¹³C керогену у досліджених пробах зруденілого сланцю змінюється від -23,49 до -25 ‰, зворотно залежить від вмісту n-алканів, прямо - від співвідношення Ph/УMPh. д¹³C карбонатного матеріалу змінюється від 0,46 до 3,06 ‰, д¹⁸О - від 24 до 31,63 ‰. За вмістів сірки >0,6 % концентрація S зворотно корелюється з д¹⁸О і д¹³C карбонатів, а з д¹³C керогену - прямо. Навпаки, за вмістів сірки < ~ 1 % у пробах з ділянок близько зони роте фойле зі зменшенням сірковмісності порід зростає д¹³C керогену та знижуються д¹³C і д¹⁸О карбонатів. Отже, як процеси окиснення, так і збагачення рудного тіла відбувалися за участі вод, збагачених на ізотоп ¹⁶O, і супроводжувались перекристалізацією карбонатів за участі CO₂, генерованої з органічної речовини. д¹³C кальциту з прожилків Рюкен склала 0,9 і 0,4, д¹⁸О - 20,7 і 23,2 ‰. д¹³С_СО2 та д¹⁸О_Н2О (90С) склали, відповідно, -4,5 і -5,0 ‰, та 2,9 і 5,4 ‰. Такі величини, ймовірно, характеризують суміш ендогенних і метеорних вод. Концентрація Sr у кальцитах становить 107 і 230 г/т, нижче, ніж у карбонатах сланцю купфершіфер (~300 г/т). Співвідношення ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr та ⁸⁸Sr/⁸⁶Sr становить, відповідно, 0,71190±0,00014 і 8,37383±0,00064, та 0,70973±0,00007 і 8,35608±0,00028. Величини ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr вищі за властиві морській воді цехштайнового моря (від 0,706860,00004 до 0,707760,00005 (Kramm, Wedepohl, 1991). Отже, кальцит кристалізувався з чужорідних флюїдів, ймовірно корових магматогенних чи метаморфогенних. д³⁴S сульфідів змінюється від -4 до -51,9 ‰. Середні величини д³⁴S сульфідів зростають у ряді: розсіяні сульфіди (-34,8) - жильні сульфіди (-30,5) - масивні сульфіди (-18,1 ‰). д³⁴S сульфатів зі сланцю купфершіфер часто аномально низька - до -31,7 ‰, характеризуючи їх кристалізацію в процесі окиснення сульфідів.

Проблеми датування зруденіння. Згідно з літературними даними, різними методами (Re-Os, K-Ar, палеомагнітні реконструкції), зруденіння у сланці купфершіфер датоване віком від 166 до 279 млн. р. Мультиетапність зруденіння зумовлює складність і вимагає довивчення цієї проблеми.

У розділі 5 ^“Мінералого-геохімічні особливості рудоутворення^” наведено інтерпретацію зміни фізико-хімічних умов рудоутворення та моделі формування мідного і поліметалічного зруденіння.

Міднорудні об`єкти Волині - генетично однотипові з самородномідною мінералізацією в областях прояву трапового палеовулканізму в США, Канаді, Китаї, Росії тощо. Їм властива схожість мінерального складу рудних тіл.

Походження та геологічний час формування самородномідних руд. Структурний контроль міденосної пумпелеїт-преніт-вайракіт-ломонтитової МПА засвідчує її гідротермальне походження, а ізотопний склад кисню в преніті є доказом магматогенного джерела рудоутворювальних флюїдів. Гідротермальні флюїди, згідно з результатами кріометричного дослідження газорідинного включення в преніті, були низькосоленими (~3,3 % NaCl екв.). Формування самородків у складі анальцим-смектитових, нерідко з баритом, кальцитом, кварцом та ін. мінералами, прожилків, є наслідком збірної перекристалізації самородної міді в процесі розчинення міденосної пумпелеїт-преніт-вайракіт-ломонтитової МПА. Охолодження магматичних камер на завершальній стадії неопротерозойського вулканізму, відповідно до експериментів по розчинності Cu в силікатних розплавах (Holzheid, Lodders, 2001), спричинило збільшення кількості Cu, який відділявся від магми разом з гідротермальним флюїдом, який у зонах контрастної проникності трапових формувань утворював рудні тіла (рис. 1).

Умови формування міденосної пумпелеїт-преніт-вайракіт-ломонтитової мінеральної парагенетичної асоціації. Формування самородномідного зруденіння у складі пумпелеїт-преніт-вайракіт-ломонтитової МПА тлумачиться положенням поля стабільності води при тиску і температурі, які характеризують умови кристалізації преніту, ломонтиту і вайракіту - 0,6-0,001 ГПа та 360-180^єС. Мінералоутворення у порядку пумпелеїт-преніт-вайракіт-ломонтит здійснювалося в процесі зниження температури й тиску.

Моделювання умов утворення парагенезису самородна мідь - самородне залізо. За результатами термодинамічних розрахунків, осадження самородного заліза в парі з самородною міддю засвідчує високовідновні умови (при 300єC, 0,3 ГПа, Eh -0,5-1,5В, широкі варіації pH), які могли існувати за умови метастабільності води.

Золото-срібло-поліметалічні родовища Донбасу є амагматогенними, полістадійними.

Стадійність рудоутворення. Виділяються пірит-арсенопіритова, золото-сфалерит-галеніт-сульфосольна і пірит-герсдорфітова стадії рудоутворення, кожна з яких зумовлена новою порцією гідротермальних флюїдів, які виникали внаслідок прояву тектонічних активізацій регіону. Осадження Au з розчинів відбувалось на сульфідному бар`єрі, яким слугували пірит-арсенопіритові агрегати.

Джерело рудоутворювальних флюїдів. Близькі до метеоритного стандарту величини д³⁴S сульфідів чітко характеризують магматогенне походження рудної речовини. Відомі результати замірів ¹³C, ¹⁸O і D у мінералах та флюїдах з включень у мінералах змінюються від типових для магматогенних флюїдів до характерних для метеорних, що властиво складним рудоутворювальним системам змішування гідротерм з метеорними водами.

Термодинамічні закономірності рудоутворення у рудних тілах Нагольного кряжу. Діаграми стабільності мінералів, побудовані на основі результатів термодинамічного моделювання систем рудоутворення, були основою для інтерпретації результатів мінералогічних досліджень. Утворення пірит-арсенопіритових жил зі зміною кристалізації арсенопіриту піритом пояснюється охолодженням системи. Зміна кристалізації галеніту буланжеритом, вірогідно, відбулася в процесі зниження розчинності тіостибітів при зниженні температури. Формування мінералів у порядку буланжерит-тетраедрит залежить від величини концентраційного співвідношення Pb/Cu: <1 - кристалізується буланжерит, >1 - тетраедрит. Це визначило контрастність сульфосольної мінералізації залежно від концентрації Pb в розчинах, з формуванням буланжериту в родовищах, багатих на галеніт.

Провінції стратиформних мідних руд Північно-Західного Донбасу й Передсудеття. Міденосні об`єкти Північно-Західного Донбасу та РЛС відносяться до типу родвищ Cu «red-bed».

Етапи рудоутворення. Виділяються такі етапи рудоутворення для рудопроявів Північно-Західного Донбасу: біогенного піритоутворення, стратиформного рудоутворення та гіпергенного збагачення; а для РЛС: біогенного піритоутворення, стратиформного рудоутворення, жильно-вкрапленого сульфідно-арсенідного рудоутворення типу Рюкен та гіпергенного збагачення. Досить чітко, за мінеральним складом та геохімічними характеристиками цих різних районів паралелізуються перші два та останній з виділених етапів.

Фізико-хімічні умови формування стратиформних мідних руд. На етапі біогенного піритоутворення, життєдіяльність анаеробних сульфат-відновлювальних бактерій спричинила мінералізацію придонного шару осадку глобулярним піритом. Етап стратиформного рудоутворення ознаменував накопичення у рудних тілах Cu, Pb і Zn. Контрастний геохімічний (електрохімічний) бар`єр на межі червоноколірної та сіроколірної обстановок є очевидним і, у випадку присутності осаджувального агенту - біогенного піриту, метали осаджувалися з флюїдів, які фільтрувалися крізь червоноколірні верстви, у відновному середовищі сіроколірних горизонтів. Концентрування сфалериту й галеніту зумовлювалось буферуванням середовища рудоутворення карбонатами. Стратиформні руди Cu утворились на редокс-бар`єрі у слабкокислих умовах при температурі, не вищій 80-150 C у Бахмутському трозі та 100-120 C у РЛС. Згідно с діаграмами стабільності сульфідів Cu і Fe (Sverjensky, 1987) передбачається, що утворення мінералів в порядку халькозин-дігеніт-ковелін є наслідком збільшення Eh, а халькозин-борніт-халькопірит - зростання співвідношення концентрацій Fe²⁺ і Cu⁺. Отже, вертикальна зональність сформувалась в процесі вертикальної зміни активності (концентрації) металів. Жильно-вкраплене зруденіння Рюкен сформувались з високосолених флюїдів, які надходили з глибин під час тектонічної активізації регіону. На етапі гіпергенного збагачення у рудні тіла просочувались метеорні води, які зумовили руйнацію та окиснення руд з заміщенням мінералів у послідовності халькозин-джарлеїт-дігеніт-ковелін внаслідок підвищення Eh. Ці розчини насичувались металами і, фільтруючись по падінню рудовмісних верств, формували багаті халькозинові руди з підвищеним вмістом Ag. На зовнішньому фронті зони збагачення, внаслідок зменшення в розчинах концентрації Cu, кристалізувались борніт і халькопірит (рис. 2).

У Висновках викладено такі основні наукові результати досліджень:

1. Основна маса самородномідного зруденіння у волинських трапах викристалізована у складі пумпелеїт-преніт-вайракіт-ломонтитової (+самородна мідь) мінеральної парагенетичної асоціації, мінерали якої сформували прожилково-вкраплену мінералізацію, розвиваючись у такій послідовності: пумпелеїт-преніт-вайракіт-ломонтит. Анальцимізація і смектитизація рудних тіл супроводжувались розчиненням пумпелеїту, преніту, вайракіту, ломонтиту і самородної міді, зі збірною перекристалізацією останньої і збагаченням рудних тіл самородками.

2. Для самородномідних рудопроявів волинських базальтів характерні аномально високі концентрації металів - Au, Ag, Cu, Pd, Rh і Hg, які перевищують кларкові значення на два порядки й вище. Також, близько на порядок, перевищують кларк Zr і As. Від`ємні аномалії (до 10 разів нижчі, ніж кларки) характерні для Ti, U й Th.

3. Рудоутворення відбувалось з гідротермальних розчинів магматогенного походження, д¹⁸О_H2O яких, у процесі утворення парагенезису преніт-самородна мідь, становила 8,0-9,4 ‰. Перерозподіл самородної міді в рудних тілах відбувався за участі як ендогенних, так і метеорних водних розчинів.

4. P-T умови формування самородномідного зруденіння у трапах Волині оцінено за допомогою діаграми стабільності мінералів пумпелеїт-преніт-вайракіт-ломонтитової мінеральної парагенетичної асоціації, становлять 0,6-0,001 ГПа і 360-180єС. У таких умовах у складі парагенезису також осаджувалось сингенетичне самородній міді самородне залізо. Пізніші процеси анальцимізації та смектитизації відображають ріст активності Na в системі мінералоутворення, зумовлений зниженням температури й тиску.

Золото-поліметалічні родовища Складчастого Донбасу.

5. Виділено три стадії гідротермального рудоутворення, продукти якого сформували рудні тіла родовищ та рудопроявів Нагольного кряжу: пірит-арсенопіритову, золото-сфалерит-галеніт-сульфосольну та пірит-герсдорфітову. Вони відображають порції флюїдів різного складу й пов`язані з тектонічною активізацією району.

6. Рудоутворення протягом пірит-арсенопіритової і золото-сфалерит-галеніт-сульфосольної стадій відбувалось з гідротермальних розчинів магматогенного походження, які з часом змішувались з метеорними водами в процесі зниження температури, яке вплинуло на зміну рудно-мінеральних асоціацій. Утворення самородного золота та електруму зафіксовано накладенням галенітвмісних агрегатів на сульфідні агрегати пірит-арсенопіритової стадії.

7. Гідротермальні процеси у родовищах Нагольного кряжу призвели до збагачення рудовмісних товщ такими елементами: Au, Ag, Pb, Zn, Cd, As, Be, Co, Cr, Cu, Ge, Hf, La, Li, Mn, Mo, Ni, Sb, Sn, Sr, V, W, Y й Yb.

8. Вірогідно, варіації ізотопного складу свинцю у рудах Нагольного кряжу відображають результати привносу-виносу елементів у процесі довготривалої (на протязі кількох десятків чи сотень мільйонів років) еволюції верхньої мантії з відокремленням їх від джерела на орогенному етапі розвитку Донецького басейну. Вік поліметалічних руд Нагольного кряжу за свинець-свинцевими співвідношеннями оцінено у ~205 млн. р.

Стратиформні міднорудні тіла Бахмутського трогу й Передсудетської монокліналі.

9. Стратиформні міднорудні тіла Північно-Західного Донбасу й Передсудеття характеризуються мультиетапним формуванням. Спільним для обох рудних районів є етап біогенного піритоутворення, стратиформного рудоутворення та гіпергенного збагачення. Етап рудоутворення ознаменувався формуванням стратиформних рудних тіл з вертикальною рудно-мінеральною зональністю. Її утворення спричинено хімічним складом рудоутворювальних розчинів, а також проникністю та літологічним складом вмісних порід. Формуванню галеніт-сфалеритового зруденіння сприяла наявність карбонатних порід у складі рудовмісних верств.

10. Впродовж гіпергенного збагачення відбувались руйнація руд та перерозподіл металів у рудних тілах, що супроводжувалось формуванням латеральної рудно-мінеральної зональності: ковелін - дігеніт - джарлеїт - халькозин - борніт на фронті окиснення рудних тіл. Збагачення рудних тіл відбувалось внаслідок надходження метеорних вод, які розчиняли сульфіди ранніх руд, окиснювали сульфідну сірку до сульфатної, насичуючись металами та перевідкладаючи їх далі на шляху фільтрації крізь зруденілі проникливі проверстки у більш відновному середовищі. Рудоутворення впродовж всього процесу формування зони збагачення контролювалось величиною окисно-відновного потенціалу, який поступово знижувався з віддаленням від зон окиснення, та концентрацією металів у віддалених ділянках зони збагачення.

11. У стратиформних міднорудних тілах зафіксовані позитивні концентраційні аномалії стосовно халькофільних елементів, які були привнесені рудоутворювальними розчинами у рудні тіла, і негативні - стосовно літофільних, які вилуговувались з осадових товщ. Передбачається додатковий рівень дозрівання органічної речовини при процесах рудоутворення та окиснення, відображений деметилуванням ароматичних сполук і збільшенням її д¹³С. Вуглець органічної речовини при цьому брав участь у кристалізації карбонатів, про що свідчить відповідне зниження вмісту ¹³С у карбонатах. Окиснення органічної речовини та кристалізація карбонатів відбувалися за рахунок підтоку метеорних розчинів, збагачених на ¹⁶O.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

У дужках наведено особистий внесок дисертанта.

1. Ємець О.В., Загнітко В.М., Скакун Л.З. Сріблоносний галеніт Мужієвського родовища // Мін. журнал. - 2002. - № 5/6. - С. 52-61. (Дослідження кристаломорфології та зміни термоелектричних властивостей галеніту в процесі утворення сульфосолей, висновки).

2. Ємець О.В. Зональний галеніт Берегівського рудного поля: хімічний склад, термоелектричні властивості та закономірності формування // Мін. журнал. - 2003. - № 1. - С. 104-111. (Доказано, що зональність галеніту зумовлена закономірною зміною домішок Sb; виконано термодинамічне моделювання формування парагенезису галеніт-буланжерит).

3. Ємець О.В., Загнітко В.М., Юшин О.О. Мінерали срібла Каракубського рудопрояву (Волноваська зона, Донбас) // Мін. журнал. - 2003. - № 2/3. - с. 22-26. (Мінералогічні дослідження, висновки).

4. Гайдучок-Ємець В.В., Ємець О.В., Кураєва І.В., Іванків О.О. Бром, йод, бор та амоній в підземних водах палеозойських відкладів Дніпровсько-Донецької западини // Пошукова та екологічна геохімія. - 2003. - №2/3. - С. 34-38. (Дослідження відмінностей мікрокомпонентного складу підземних вод у структурних поверхах ДДз, висновки).

5. Ємець О.В., Загнітко В.М., Скакун Л.З. Генезис Ag-Sb-сульфосолей Берегово-Беганського рудного району // Мін. журнал. - 2003. - № 4. - С. 109-118. (Мінералогічні докази дифузійного шляху утворення сульфосолей Ag, термодинамічне моделювання сульфідно-сульфосольних парагенезисів, висновки).

6. Ємець О.В., Скакун Л.З. Pb-вмісні бляклі руди Мужієвського родовища (Закарпаття). // Мінерал. збірник. - 2003. - № 53. - С. 93-103. (Дослідження входження Pb у кристалічну гратку тетраедриту, висновки).

7. Ємець О.В., Гайдучок-Ємець В.В., Пестржинський А., Юшин О.О. Діагенетичне сульфідоутворення: формування сульфідвмісних конкрецій та геохімічні особливості розсолів палеозойських відкладів Дніпровсько-Донецького регіону // Мін. журнал. - 2004. - №2. - С. 94-105. (Мінералогічні дослідження, закономірності зміни хімічного складу стяжінь і підземних вод, висновки).

8. Емец А.В., Жикаляк Н.В., Решетарский П.Ф. Рудопроявления меди Бахмутской котловины (Северо-Западный Донбасс): новые данные по минералогии и генезису // Сб. научн. работ УкрГГрИ. - 2004. - №1. - С. 89-97. (Мінералогічні дослідження стратиформних руд міді, інтерпретація процесів рудоутворення, висновки).

9. Ємець О.В., Вагнер М., Пєстржинський А. Палеотермальна позиція міденосних верств Бахмутської улоговини (Північний Донбас, Україна). // Зб. наук. праць УкрДГрІ. - 2004. - №2. - С. 77-84. (Оцінка палеотермального потоку, висновки).

10. Загнітко В.М., Ємець О.В. Геохімічні та мінерагенічні особливості карбонатних порід Українського щита // Мін. журнал. - 2004. - № 3. - С. 112-119. (Дослідження мінерального складу мідного зруденіння й геохімічних параметрів вмісних порід, висновки).

11. Emetz A., Piestrzynski A., Zagnitko V. Geological framework of the Volhyn copper fields with a review of the Volhyn flood basalt Province (western margin of the East-European Craton) // Annales Societatis Geologorum Poloniae. - 2004. - Vol. 74. - Р. 257-265. (Дослідження геологічної будови і геохімічних особливостей волинських трапів у зв'язку з міденосністю, висновки).

12. Пестржинский А., Емец А.В. Минералого-геохимическая характеристика руд Cu-Ag месторождения Любин-Сирошовице (Предсудетская моноклиналь, Польша) // Геохимия и рудообразования. - 2004. - №22. - с. 20-32. (Дослідження розподілу мінералів у рудному тілі, порівняння мінералого-геохімічних параметрів зруденіння, висновки).

13. Гайдучок-Ємець В.В., Ємець О.В. Формування та гідрогеохімічні особливості нижньопермсько-верхньокам`яновугільного нафтогазоносного комплексу центральної частини Дніпровсько-Донецької западини // Пошукова та екологічна геохімія. - 2004. - №4. - С. 65-68. (Дослідження хімічного складу підземних вод, генетична інтерпретація, висновки).

14. Emetz A.V., Zagnitko V.M., Prykhod'ko V.L. Mineral compositions and genesis of the ore bodies of the Zhyrychi Cu deposit (North-Western Ukraine) // Мін. журнал. - 2005. - №1. - С. 77-91. (Дослідження мінералогічних і геохімічних характеристик рудних тіл, генетична інтерпретація, висновки).

15. Загнітко В.М., Ємець О.В. Ізотопні аспекти петрології та рудоутворення (на прикладі деяких родовищ України) // Мін. журнал. - 2005. - №3. - С. 128-137. (Ізотопно-геохімічна інтерпретація рудоутворення в родовищах Донбасу і Закарпаття).

16. Загнітко В.М., Ємець О.В. Проблеми рудоутворення в роботах М.П. Семененка та приклади сучасного їх вирішення на території України // Мін. журнал. - 2005. - №4. - С. 34-40. (Мінералогічні особливості рудоутворення в родовищах Донбасу й Волині).

17. Ємець О.В., Загнітко В.М., Пестржинський А. Мінералого-геохімічна зональність та парагенезиси родовища Любін-Сірошовіце (Польща) // Геохімія та рудоутворення. - 2005. - №23. - С. 53-63. (Мінералогічне картування рудного тіла, встановлення латеральної мінеральної зональності на фронті окиснення рудного тіла, висновки).

18. Ємець О.В. Стратиформні мідні родовища Передсудеття (Польща) та Північного Донбасу (Україна): геологічні подібності та особливості формування // Зб. наук. праць УкрДГрІ. - 2005. - №2. - С. 70-81. (Інтерпретація умов локалізації стратиформних руд міді, висновки).

19. Ємець О.В., Пересадько М.П. Геохімічні особливості благороднометального зруденіння та умови формування самородномідних руд в неопротерозойських трапах Волині // Пошукова та екологічна геохімія. - 2006. - №5. - С. 10-16. (Мінералого-геохімічні дослідження самородномідного й благороднометального зруденіння, термодинамічні розрахунки, інтерпретація умов формування самородномідних руд, висновки).

20. Ємець О.В., Загнітко В.М. Вплив термального поля Землі на дозрівання органічної речовини в міденосних верствах Бахмутської улоговини (Північно-Західний Донбас, Україна) // Енергетика Землі, її геолого-екологічні прояви, науково-практичне використання. - Зб. наук. праць КНУ ім. Т. Шевченка. - 2006. - С. 144-149. (Мікроскопічні й піролітичні дослідження органічної речовини, оцінка термального потоку, висновки).

21. Emetz A., Piestrzynski A., Zagnitko V., Pryhodko V., Gawel A. Geology, mineralogy and origin of the Zhyrychi native copper deposit (North-Western Ukraine) // Annales Societatis Geologorum Poloniae. - 2006. - Vol. 76. - Р. 297-314. (Мінералогічні, геохімічні й генетичні дослідження самородномідного зруденіння, докази розчинення й збірної перекристалізації самородної міді, висновки).

22. Ємець О.В., Лугова І.П. Геохімічні особливості та генезис преніт-пумпеліїт-вайракіт-ломонтитової асоціації рудопрояву міді Жиричі (Волинь, Україна) // Мін. журнал. - 2006. - №1. - С. 47-57. (Мінералогічні й ізотопно-геохімічні дослідження, інтерпретація ізоморфних заміщень елементів у преніті й ломонтиті, генетична інтерпретація, висновки).

23. Ємець О.В., Бондаренко С.М. Морфологічні типи та особливості концентрування золота Бобриківського золоторудного родовища (Донбас) // Доп. НАН України. - 2006. - №8. - С. 143-148. (Мінералогічні докази контролю золотого зруденіння місцями накладення галенітвмісних парагенезисів на пірит-арсенопіритові агрегати, дослідження хімічного складу електруму й самородного золота, висновки).

24. Ємець О.В., Пономаренко О.М., Кюні М., Петріченко К.В., Щербак Д.М., Сінелю С. Мінералого-геохімічні особливості та вік уранового зруденіння альбітитів Кіровоградського блоку на прикладі Новокостянтинівської урановорудної ділянки (Новоукраїнський гранітний масив, Український щит) // Мін. журнал. - 2007. - №2. - С. 102-110. (Дослідження мінералого-геохімічних параметрів зруденіння, висновки).

25. Ємець О.В. Структура турнейсько-нижньовізейського карбонатного комплексу Дніпровсько-Донецької западини // Матеріали 2-ї наук.-виробн. наради геологів-зйомщиків України. - Світлодарськ, 2003. - C. 85-87. (Дослідження літолого-фаціальної будови карбонатної товщі).

26. Emetz A.V. The modelling of copper-lead interrelations in the mineral-forming environment of low-temperature hydrothermal deposits // Proc. International Conf. “Goldschmidt 2003”. - Kurasiki (Japan), 2003. - P. A87. (Термодинамічне моделювання сульфідно-сульфосольних парагенезисів при зміні концентраційного співвідношення Cu/Pb).

27. Emetz A. Origin of the banded ores in the sandstone of the Lubin-Siroshovice Cu-Ag deposit (Fore-Sudetic Monocline, Poland) // Proc. International Conf. “Goldschmidt 2004”. - Copenhagen (Denmark), 2004. - Р. A186. (Інтерпретація генезису «смугастого» зруденіння у пісковику вайслігенд).

28. Emetz A., Piestrzynski A. The Volyn basalt plateau (East European Craton): review in the past // Proc. 32nd International Geological Congress. - Florence (Italy), 2004. - Р. 1026. (Реконструкція геологічного розвитку міденосних волинських трапів).

29. Емец А.В. Геологическая позиция, минералого-геохимическая зональность и особенности формирования Cu-Ag месторождения Любин-Сирошовице (Предсудетская моноклиналь, Польша) // Тезисы докл. научн. конф. «Магматические, метасоматические формации и связанное с ними оруденение». - Ташкент (Узбекистан), 2005. - С.115-118. (Мінералого-геохімічні особливості стратиформного мідеутворення).

30. Ємець О.В. Критерії локалізації самородномідного зруденіння в трапах венду Волині // Матеріали 3-ї наук.-виробн. наради геологів- зйомщиків України. - Рівне, 2005. - С. 98-103. (Мінералого-геохімічні критерії локалізації самородномідних руд).

31. Емец А.В., Загнитко В.Н. Месторождение Жиричи (Западная Украина): геологическая позиция и минеральный состав рудных тел // Материалы междунар. петрограф. совещания «Петрология и рудоносность регионов СНГ и Балтийского щита». - Апатиты (Россия), 2005. - Т.3. - С. 110-112. (Мінеральний склад рудних тіл та особливості їх формування).

32. Emetz A., Puettmann W., Lenik P. Ore mineral zoning and enrichment due to oxidation in the Lubin-Sieroszowice deposit (Fore Sudetic Monocline, Poland) // Proc. 9th Biennial SGA Meeting “Mineral Exploration and Research: Digging Deeper”. - Dublin (Ireland), 2007. - P. 233-236. (Мінералогічне картування рудного тіла, встановлена мінеральна зональністі у зоні гіпергенного збагачення).

33. Емец А.В., Луговая И.П., Канин В.А., Тараник А.А. Происхождение метана угольных газов Донбасса по данным изотопных исследований // Сб. тез. XVIII Симпозиума по геохимии изотопов. - Москва (Россия), 2007. - С. 92-93. (Ізотопно-геохімічні та генетичні дослідження вугілля й вугільних газів Донбасу).

34. Луговая И.П., Емец А.В., Проскурко Л.И., Мороз В.С. Источник минералообразующего флюида в рудопроявлении меди Жиричи (Волынь, Украина) по изотопным данным для алюмосиликатов кальция // Сб. тез. XVIII Симпозиума по геохимии изотопов. - Москва (Россия), 2007. - С. 165-166. (Ізотопно-геохімічні докази магматогенного походження рудоутворювальних флюїдів).

АНОТАЦІЇ

Ємець Олександр Вікторович. Геохімія та мінералогія мідного і золото-поліметалічного зруденіння в геологічних структурах Передсудеття та обрамлення Українського щита. - Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора геологічних наук за спеціальностями 04.00.02 - геохімія, 04.00.20 - мінералогія, кристалографія. - Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України, Київ, 2008.

Досліджено мінералого-геохімічні та генетичні умови локалізації Cu рудопроявів Волині, Cu і Au-Ag-Pb-Zn родовищ та рудопроявів Донбасу та Cu-Ag родовища Любін-Сірошовіце (Передсудеття, Польща).

Показано, що основна маса самородної міді у волинських трапах нагромаджувалась з магматогенних гідротерм.

Продукти трьох стадій гідротермального рудоутворення сформували Au-Ag-Pb-Zn зруденіння Нагольного кряжу ~205 млн.р. тому. Утворення руд Au зафіксовано накладенням галенітвмісних агрегатів на агрегати пірит-арсенопіритової стадії.

Встановлено, що стратиформні міднорудні тіла Північно-Західного Донбасу і Передсудеття сформувались мультиетапно. Pb-Zn зруденіння накопичувалось на карбонатних бар'єрах. Формування багатих руд Cu зумовили окиснювальні гіпергенні процеси, які сприяли мобілізації і перерозподілу металів у рудних тілах.

Ключові слова: мідь, поліметали, золото, руди, Волинь, Донбас, родовище Любін-Сірошовіце, геохімія, мінералогія, дозрівання органічної речовини.

Емец Александр Викторович. Геохимия и минералогия медного и золото-полиметаллического оруденения в геологических структурах Предсудетья и обрамления Украинского щита. - Рукопись. Диссертация на соискание научной степени доктора геологических наук по специальностям 04.00.02 - геохимия, 04.00.20 - минералогия, кристаллография. - Институт геохимии, минералогии и рудообразования им. Н.П. Семененко НАН Украины, Киев, 2008.

Исследованы минералого-геохимические и генетические условия локализации Cu рудопроявлений Волыни, Cu и Au-Ag-Pb-Zn месторождений и рудопроявлений Донбасса и Cu-Ag месторождения Любин-Сирошовице (Предсудетье, Польша).

Показано, что основная масса самородной меди в волынских траппах нагромождалась из магматогенных гидротерм.

Продукты трёх стадий гидротермального рудообразования образовали Au-Ag-Pb-Zn оруденение Нагольного кряжа ~205 млн.л. назад. Формирование руд Au зафиксировано наложением галенитвмещающих агрегатов на агрегаты пирит-арсенопиритовой стадии.

Установлено, что стратиформные меднорудные тела Северо-Западного Донбасса и Предсудетья сформировались мультиэтапно. Pb-Zn оруденение накапливалось на карбонатных барьерах. Формирование богатых руд Cu обусловили окислительные гипергенные процессы, способствовавшие мобилизации и перераспределению металлов в рудных телах.

Ключевые слова: медь, полиметаллы, золото, руды, Волынь, Донбасс, месторождение Любин-Сирошовице, геохимия, минералогия, созревание органического вещества.

Emetz Alexander Victorovich. Geochemistry and mineralogy of copper and gold-base metal ores in geological structures of the Fore-Sudetian and framing of the Ukrainian Shield. - Manuscript. Thesis for a degree “Doctor of Sciences” of Geological science in specialities 04.00.02 - Geochemistry and 04.00.20 - Mineralogy and crystallography. - M.P. Semenenko Institute of Geochemistry, Mineralogy and Ore Formation of National Academy of Science of Ukraine, Kyiv, 2008.

Geochemical patterns, mineral composition and some ore-forming conditions of copper ores in the Neoproterozoic Volhynian trappean formations, copper and gold-silver-base metal deposits of the Donbas (Ukraine), and copper-silver deposit Lubin-Sieroszowice (Poland) were investigated. The sequences of mineral crystallization and paragenetic mineral assemblages reflecting the evolution of the ore-forming environments were established.

A major accumulation of native copper ores occurred along with crystallization of pumpellyite-prehnite-wairakite-laumontite mineral paragenetic association in the hydrothermal head flows of the magmatogenic origin at estimated temperature 180-360°C and pressure 0,001-0,6 GPa. д¹⁸О_H2O of the ore-forming fluids varied from 8,0 to 9,4‰. Latter hydrothermal processes were continued with analcimization, zeolitization and smectitization happened during mixing of magmatogenic fluids with meteoric waters. They led to dissolution of the above noted calcium alumosilicates and native copper, locally with selective recrystallization of native copper and enriching of the ore bodies in Cu nuggets. The ore bodies are enriched in Au, Ag, Cu, Pd, Hg, Zr, As, Rh and depleted in Ti, U, Th in comparison with the hydrothermally unaltered basalts.

Three stages: pyrite-arsenopyrite, gold-sphalerite-galena-sulphosalt and pyrite-gersdorffite stages of hydrothermal formation of Pb-Zn-Ag-Au ores in the Nagolny chain of hills are established. The stages were conditioned by periodic activations of the ore-forming hydrothermal systems of magmatogenic origin due to tectonic movements in the Donets region. Au accumulation was fixed by the superimposing of galena-bearing aggregates on sulfide aggregates of pyrite-arsenopyrite stage. The age of base metal ores in the Nagolny chain of hills was estimated basing on the Pb-Pb isochrone isotope methods around 205 mln. y. Basing on plumbotectonic diagram, Pb separation of the magmatic source probably occurred at the orogeny phase in the Donets folding area.

The stratabound Cu ore bodies of the North-Western Donbas and Fore- Sudetian are characterized by similar mineral compositions and geochemical patterns. Ore formation in the both districts was multiphase. The Cu deposits in the North-Western Donbas formed due to biogenic pyrite-forming, stratabound ore-forming and hypergene ore-enriching phases. The Cu-Ag Lubin-Sieroszowice deposit was formed as a result of sequential biogenic pyrite-forming, stratabound ore-forming, vein-disseminated sulfide-arsenide Rыcken-type ore-forming and hypergene ore-enriching phases. For these different ore districts, both for mineralogical compositions and geochemical characteristics first two and the last of the noted phases are similar. The stratabound ore bodies are preferentially enriched in chalcophyle elements due to their introducing, and depleted in lithophyle elements because of their removing by the ore-forming fluids. The formation of Pb-Zn (sphalerite-galena) ores together with Cu ores was strongly controlled by the presence of carbonate-rich layers within the ore-bearing beds. Formation of the major rich Cu ores was stimulated by hypergene processes, which conditioned inflowing meteoric fluids into the permeable sandstone layers of the ore bodies. They destroyed earlier stratabound ores, mobilized and redistributed metals in the ore bodies with the formation of lateral ore-mineral zoning developed in the sequence: covellite-digenite-djurleite-chalcocite-bornite in front of the complete oxidising and reddening of the ore-bearing beds. The ore-forming processes in the oxidizing zone were controlled by redox-potential decreasing with the distance from the zones of the incoming oxidizing solutions. Additional level of organic matter maturation represented by demethylization of polycyclic aromatic compounds and preferential destruction of longer chain isoprenoids, occurred due to the ore-forming and oxidizing processes, was recognised. Oxidation of organic matter and carbonate crystallization occurred due to inflow of the enriched in ¹⁶O meteoric waters, which oxidized organic matter in the ore bodies. Along with this process, CO₂ produced by the coalified organic matter due to its oxidative alteration participated in carbonate crystallization with the respective depleting of carbonates in ¹³С and ¹⁸O, but organic matter was depleted in ¹²C. These effects reside in both secondary enriched and destroyed parts of the ore bodies. Anomalously high д¹³C (>~ -22 ‰) of kerogen in the grey ore-bearing horizons of the North-Western Donbas is a sign of the increased Cu content.

Key words: copper, base metals, gold, ores, Volhyn, Donbas, Lubin-Sieroszowice deposit, geochemistry, mineralogy, organic matter maturation.

Размещено на Allbest.ru