Газово-жидкие включения месторождений типа Клаймакс

Из всех месторождений типа Клаймакс лучше всего изучены газовожидкие включения на месторождении Хендерсон. В большинстве из изученных образцов этого месторождения вторичные газово-жидкие включения более обильны, чем первичные, хотя многие включения невозможно однозначно отнести к той или иной группе. Весьма трудно было исключить из исследования отшнурованные включения. Широко развиты дочерние минералы; наиболее обычны галит и гематит. Некоторые газово-жидкие включения содержат до 14 дочерних минералов, но только четыре из них определяются с некоторой степенью уверенности — галит, гематит, молибденит и карбонат. Молибденит определяется по темно-красному цвету вокруг краев зерен, непрозрачности и пластинчатой гексагональной морфологии. Маловероятно, что этот минерал — гематит потому, что он обычно встречается с другим, красным полупрозрачным, гексагональным или тригональным дочерним минералом, который, очевидно, и есть гематит. По законам о свободной поверхностной энергии в газово-жидком включении может расти только один кристалл данной минеральной фазы.

Соленость по образцам с месторождения Хендерсон приведена на рис. 30. Хотя на абсциссе стоит надпись: «Эквивалентное содержание NaCl, %», соленость выше 30% является действительной концентрацией NaCl, которая вычислялась по температуре растворения дочернего галита. Значения солености на месторождении Хендерсон отчетливо группируются. Большая группа образцов попадает в интервал от 0 до 5% NaCl. Это обычно богатые жидкостью включения во флюорите и родохрозите из поздних жил. Вторая, хуже определимая группа характеризуется содержанием 10—20% NaCl, как правило, это богатые газом газово-жидкие включения. Многие газовожидкие включения из кварц-молибденитовых жил главной стадии имеют соленость от 30 до 65% NaCl. Включения с высоким содержанием NaCl, принимая во внимание их температуры заполнения, подразумевают, что давление при захватывании было значительно больше, чем расчетная литостатическая нагрузка.

Температура и давление при рудообразовании. Данные изучения включений при нагревании образцов рудника Хендерсон сведены на рис. 31. Пик между 600 и 625° С соответствует включениям, которые показывают температуру выше 600° С — предела нагревания. Основной пик, самый ранний для главной стадии кварц-молибденитового рудообразования, приходится на 400° С.

Вычисленные глубины рудообразования на месторождении Хендерсон колеблются от уровня приблизительно 1400 м на вершине кварц-серицит-пиритовой зоны до 2300 м на нижней границе самого глубокого крыла рудного тела. Эти глубины в зависимости от расположения указывают на литостатическое давление в интервале 350—585 бар. Просто гидростатическая нагрузка на этих глубинах должна быть значительно меньше, чем эта, но гидростатическая нагрузка неправдоподобна, так как нет свидетельства какой-либо трещины, которая могла бы протягиваться от штокверка до дневной поверхности.

На рис. 32 представлены два газово-жидких включения, содержащие в виде дочернего минерала галит, который растворяется при температурах, указывающих на концентрацию NaCl 34,5—35,3%. Газовая фаза исчезает при 564 и 576° С. По данным Сурираджана и Кеннеди, таким температурам заполнения включений соответствуют давления около 680 и 710 бар. Подсчитанная литостатическая нагрузка для этих образцов составляет только 474 бар. Подобные фазовые соотношения в этих включениях сильно противоречат высоким давлениям, которые могли иметь место вследствие случайного расшнурования.

Относительно высокие давления также подсчитаны по газово-жидким включениям, в которых дочерний галит растворяется при температурах на 200° выше температур, при которых пар исчезает. Газовые пузырьки в газово-жидких включениях одного из образцов (Н-282-270) пропадают при температурах 290 и 310° С, а дочерний галит растворяется при 400 и 404° С, что указывает на концентрацию NaCl, равную 46%. Используя метод Рёддера и Боднара, получаем, что минимальное давление при захватывании включения составляло приблизительно 650 бар. (Это будет действительное давление при образовании только при условии, что дочерний минерал — галит — образовался в момент, когда включение было захвачено.) Вычисленное литостатическое давление для этого образца составляет только 490 бар. Таким образом мы двумя независимыми методами подсчета получаем доказательства того, что во время рудообразования на месторождении Хендерсон существовал избыток давления в 150—250 бар по сравнению с литостатической нагрузкой. Это совпадает с подсчетами, что разрушение при растяжении раскристаллизованных риолитовых порфиров Хендерсон могло произойти при давлении от 600 до 800 бар (т. е. литостатическое давление плюс прочность на разрыв). Это избыточное давление, вероятнее всего, возникало вследствие экссолюции и образования гидротермального флюида при рассматриваемых геологических условиях.

Независимо от того, какое в действительности было давление во время образования молибденитовых руд, по газово-жидким включениям, в которых дочерний галит растворяется при температурах на 200° С выше, чем температуры заполнения, можно уверенно сделать вывод, что действительные температуры захвата значительно выше, чем температуры заполнения.

Главный пик на диаграмме температур газово-жидких включений (рис. 31) приходится на 400° С; однако все значения, за исключением полученных по включениям с твердой фазой, являются всего лишь приблизительными минимальными температурами. Поправки будут увеличивать их значения. Кроме того, поправки на давление более чем на 100° С, вероятно, следует внести и во многие значения для образцов с твердыми фазами. Следовательно, температуры кварц-молибденитовой минерализации, вероятно, лежат между 500 и 650° С. Этот предполагаемый температурный интервал выше, чем температура 350° С, вычисленная для месторождения Клаймакс Холлом и др., но совпадает с моделью рудообразования из еще частично жидкой, богатой фтором гранитной магмы. Высокие температуры молибденитовой минерализации и давления, превышающие литостатическое, не противоречат моделям рудообразования, основанным на геологических интерпретациях, предложенных Уоллесом и др., Ганстером и в этой статье.