Geohimiâ

Металлогеническая провинция Рудного Алтая, конформная одноименному террейну и расположенная в Центрально-Азиатском складчатом поясе (ЦАСП), – одна из крупнейших в мире по запасам колчеданных (volcanogenic massive sulfide (VMS)) руд. Изотопный состав свинца впервые с высокой точностью (±0.02%, SD) измерен по галениту (всего 61 образец) для 20 колчеданно-полиметаллических месторождений, представляющих доминирующий в Рудном Алтае тип сульфидных залежей. Они залегают в ранне–среднедевонской вулканогенно-осадочной толще, ассоциируя с вулканитами бимодальной базальт-риолитовой серии. Среди изученных присутствуют крупные и суперкрупные месторождения этого типа: Риддер-Сокольное, Тишинское, Ново-Лениногорское, Зыряновское, Змеиногорское, Корбалихинское. В провинции в целом изотопные отношения ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb и ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb варьируют в узких пределах. При средних значениях ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb = 17.820, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb = 15.517 и ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb = 37.669 среднеквадратичный разброс (коэффициент вариации, %) составляет 0.22, 0.038 и 0.063% соответственно. Еще более гомогенный состав наблюдается внутри рудных районов провинции (0.054, 0.012 и 0.020%) и особенно внутри месторождений (0.025, 0.010 и 0.013%), масштаб вариаций изотопных отношений свинца здесь достигает уровня погрешности их измерения (±0.02%). Изотопный состав свинца провинции не содержит изотопных “меток” ювенильного (астеносферного) происхождения. Эволюционные характеристики источника свинца (его деплетированность ураном, удревненный модельный Pb-Pb возраст, умеренные значения параметра µ₂) в совокупности с выдержанностью изотопного состава позволяют в качестве его источника рассматривать литосферную мантию, состоящую из метасоматизированных и рециклированных пород. Этот источник носил региональный характер, был гомогенным в химическом (U-Th-Pb) и изотопном (Pb-Pb) отношении и единым для всех месторождений. Среди других пространственно-близких террейнов ЦАСП, включая Китайский Алтай, рудный свинец Рудно-Алтайского террейна обладает наименее радиогенным составом по содержанию всех трех изотопов ²⁰⁶Pb, ²⁰⁷Pb и ²⁰⁸Pb. Отмеченное ранее (Chiaradia et al., 2006) систематическое уменьшение содержания радиогенных изотопов в свинце руд и пород указанных террейнов ЦАСП в направлении с юго-запада на северо-восток коррелируется с уменьшением в том же направлении роли нижней коры в составе террейнов, где в том числе участвуют фрагменты и блоки докембрийской коры. Особенность изотопного состава Pb Рудно-Алтайского террейна в большой степени определяется отсутствием в его составе блоков докембрийской коры.

Коллоиды металлов в гидротермальных растворах изучены значительно хуже, чем в поверхностных и подземных водах. Тем не менее из опубликованных работ следует, что коллоидные частицы, содержащие металлы, присутствуют в гидротермальных минералах, в геогазе и в подземных водах над рудными телами, во флюидных включениях минералов, в геотермальных растворах. Образование этих частиц обычно связывают с нуклеацией в пересыщенном растворе, который образуется в реакциях превращения минералов или при вскипании флюидов. Опубликованные экспериментальные данные подтверждают возможность образования коллоидных частиц и сохранения их стабильности в гидротермальных условиях. Для всесторонней оценки мобильности коллоидных частиц в этих условиях не хватает экспериментов по фильтрации пересыщенных и коллоидных растворов в пористых средах при повышенных температурах. Участие коллоидов в гидротермальном рудном процессе наиболее наглядно проявилось при формировании богатых эпитермальных Au месторождений. На примере кварцевого геотермометра показана возможность переноса металлов в истинном пересыщенном растворе, что может быть даже более эффективным, чем коллоидный перенос. Таким образом, перенос металлов в гидротермальном процессе возможен в значительно более высоких концентрациях, чем следует из традиционного подхода, основанного на равновесной термодинамике.

Седиментационный транспорт ¹³⁷Cs может приводить к накоплению этого радионуклида на глубинах, куда он не мог бы попасть в заметных количествах только за счёт вертикального водообмена, поэтому сравнительная оценка его содержания для различных типов взвеси и регионов Черного моря представляет особый интерес. В связи с этим, был осуществлен отбор проб взвешенного вещества (ВВ) и морской воды на глубоководных и прибрежных станциях для последующего определения содержания ¹³⁷Cs в поверхностном слое воды. Для расчета доли литогенного вещества дополнительно определяли содержание калия во взвеси. Диапазон содержания ¹³⁷Cs на ВВ для различных станций отличался более чем на порядок – для удельной активности от 7 до 111 Бк/кг, для содержания на взвеси в %, от общего содержания в поверхностном слое воды от 0.03 до 0.69%. Более удаленные от берега станции характеризовались наименьшим процентным содержанием ¹³⁷Cs на ВВ, тогда как на прибрежных эта величина была более вариабельной. Сопоставление вклада литогенного и биогенного вещества во взвеси и данных по ¹³⁷Cs для различных станций говорит о том, что содержание этого радионуклида во ВВ определяется в первую очередь динамикой изменения содержания литогенной фракции. В отношении миграции ¹³⁷Cs на ВВ это приводит к наличию в Черном море как минимум двух регионов. Во-первых, это акватории, достаточно удаленные от источников литогенного вещества и в которых ВВ образуется в основном за счет деятельности живых организмов. Содержание ¹³⁷Cs на взвеси благодаря преобладанию биогенного вещества и незначительной концентрации литогенного в данном случае находится на уровне сотых долей процента от его общего содержания в поверхностном слое воды. Во-вторых, это прибрежные и шельфовые акватории, подверженные с одной стороны береговому и речному стоку значительных количеств литогенного вещества, с другой – характеризуемые повышенной трофностью и биологической продуктивностью. В этих акваториях благодаря изменчивости биотических и абиотических факторов содержание ¹³⁷Cs на ВВ более вариабельно и может испытывать колебания от значений, характерных для открытого моря, до на порядок больших.