Generation and alteration conditions, fluid regime features of the ore-magmatic system of the South Saryshagan granite intrusion (Western Balkhash region)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Research subject. For the first time, the mineral composition, petro- and geochemical features, generation and metasomatic alteration conditions, fluid regime (based on the behavior of F, Sl, and S in apatites), and ore-generating potential of granitoids from the South Saryshagan intrusion (Western Balkhash) were studied. Materials and methods. X-ray fluorescence and atomic emission methods of rock analysis (drilling well core), as well as microprobe (polished sections) studies of mineral composition. Results. The rock composition was found to correspond to moderately alkaline granites, formed at a generation pressure of about 2 kbar and T = 670°C. Subsequent metasomatic transformations were mediumtemperature (313–350°C) and multistage, i.e., phyllitization followed by chloritization. The ferrous composition of chlorite and the confinement of its development area to fracture zones indicate the local scale of the process. Ore mineralization is mainly represented by chalcopyrite, occasionally containing Au. According to the morphology and composition features, apatites from granites can be divided into two groups, i.e., magmatogenic grains and products of their transformations. In a diagram of F-Cl-S ratios, most points of their composition lie in the fields of rocks productive of Cu-porphyry mineralization. Conclusions. Mineral associations and the analysis of F, Cl, and S behavior in apatites indicate changes in the composition of the fluid phase over time under the conditions of an open system. In apatites, sulfur accumulates to the maximum level (0.012 wt % S) simultaneously with an increase in the amount of Cl and a decrease in the amount of F. After S reaches this level, the Cl content in apatites decreases followed by a notable increase in F; as a result, the late portions of the fluid become depleted of F, but enriched with Cl and S. In general, the content of the latter two components is low, compared with that typical of rich Cu–porphyry systems. Since the amount of mobilized copper depends on both the contents of Cl and S in the fluid and the volume of this fluid (determined by the size of the intrusion itself; in our case, it is a small body), the predicted copper reserves in the upper horizons of the South Saryshagan intrusion are small.

About the authors

G. Yu. Shardakova

A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, UB RAS

Email: shardakovagalina@mail.ru

A. V. Korovko

A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, UB RAS

N. A. Antonishin

A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, UB RAS

References

  1. Бардина Н.Ю., Попов В.С. (1991) Систематика метасоматических горных пород и фаций метасоматизма малых глубин. Сов. геология, (6), 48-56.
  2. Бахшалиев Т.В. (2016) Геологическая характеристика и проект геологоразведочных работ в пределах Бие-Бесобинской площади полиметаллических руд (Республика Казахстан). Бакалаврская работа. Томск: НИИ ТПУ, 113 с.
  3. Валяшко В.М. (2009) Гидротермальные равновесия, явления расслаивания и гетерогенизации сверхкритических флюидов. Современные проблемы общей и неорганической химии. Сб. тр. 2-й Междунар. конф. М.: Изд-во ИОНХ РАН, 491-500.
  4. Валяшко В.М., Урусова М.А. (2010) Гетерогенизация сверхкритических флюидов и нонвариантные критические равновесия в тройных смесях с одним летучим (на примере водно-солевых систем). Сверхкритические флюиды: теория и практика, (2), 28-44.
  5. Геологическая карта Казахстана. (2004) М-б 1 : 1 000 000. Алматы: МПР и ООС РК.
  6. Геологическая карта СССР. (1970) М-б 1 : 200 000. Сер. Прибалхашская. Л. L-34-XIV. М: МинГео СССР, Недра, 612 с.
  7. Геологическая карта дочетвертичных образований. (1978) М-б 1 : 1 000 000. Л. L-(42), (43) Балхаш. М.: Аэрогеология.
  8. Геологическое строение Казахстана. (2000) Алматы: МПР и ООС РК, 394 с.
  9. Грабежев А.И., Белгородский Е.А. (1992) Продуктивные гранитоиды и метасоматиты медно-порфировых месторождений. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 199 c.
  10. Грабежев А.И., Воронина Л.К. (2012) Сера в апатите из пород медно-порфировых систем Урала. Тр. ИГГ УрО РАН, вып. 159, 68-70.
  11. Грабежев А.И., Шардакова Г.Ю., Ронкин Ю.Л. (2017) Систематика U–Pb возрастов цирконов из гранитоидов медно-порфировых месторождений Урала. Литосфера, (5), 113-126. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2017-17-5-113-126
  12. Дегтярев К.Е. (2012) Тектоническая эволюция раннепалеозойских островодужых систем и формирование континентальной коры каледонид Казахстана. М.: ГЕОС, 289 с.
  13. Звездов В.С. (2022) Модели меднопорфировых рудномагматических систем и месторождений для прогноза, поисков и оценки. Дис. ... докт. геол.-мин. наук. М.: ЦНИГРИ, 247 с.
  14. Знаменский С.Е., Анкушева Н.Н., Артемьев Д.А. (2020) Условия образования, состав и источники рудообразующих флюидов золото-порфирового месторождения Большой Каран (Южный Урал). Литосфера, 20(3), 397-410. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2020-20-3-397-410
  15. Изотов В.В., Скрипченко А.Ф., Земзюлин Д.П., Скляров Н.Д., Кудрявцев Ю.К., Мельник С.Ф., Семенюк Н.С. (1983) Отчет о детальных поисковых работах в пределах Западно-Балхашского синклинория за 1978–1983 гг. Джамантузская партия. Джезказганская обл. Караганда.
  16. Коновалова Е.В., Прибавкин С.В., Замятин Д.А., Холоднов В.В. (2013) Элементы-минерализаторы (сера и галогены) в апатитах Шарташского массива и Березовского золоторудного месторождения. Литосфера, (6), 65-72.
  17. Коровко А.В., Холоднов В.В., Прибавкин С.В., Коновалова Е.В., Михеева А.В. (2018) Галогены и сера в гидроксилсодержащих минералах Восточно-Верхотурского диорит-гранодиоритового массива с минерализацией в виде самородной меди (Средний Урал). Тр. ИГГ УрО РАН, вып. 165, 189-193.
  18. Кривцов А.И. (1983) Геологические основы прогнозирования и поисков медно-порфировых месторождений. М.: Недра, 255 с.
  19. Кривцов А.И., Звездов В.С., Минина О.В., Мигачев И.Ф. (2001) Медно-порфировые месторождения. Модели месторождений цветных и благородных металлов. М.: ЦНИГРИ, 232 с.
  20. Лучицкая М.В. (2022) Адакитовый магматизм – состав, петрогенезис, геодинамическая обстановка и аспект применения термина “адакит”. Геотектоника, (4), 92-128. https://doi.org/10.31857/S0016853X22040051
  21. Мазуров А.В. (2003) Геодинамические обстановки формирования металлогенических комплексов Казахстана. Дис. ... докт. геол.-мин. наук. Томск: ТПУ, 213 с.
  22. Макат Д.К. (2017) Геодинамические и металлогенические закономерности развития медно-порфирового оруденения Центрального Казахстана с позиций современной изотопной геологии. Дис. ... докт. геол.мин. наук. Караганда: КГТУ, 98 с.
  23. Полетаев А.И., Мельников Л.В., Нуртуганов П.М., Тимофеева С.Н. (1983) Отчет “Оценка перспектив Сарышаганского и Сокурского рудных узлов” за 1980– 1983 годы (заключительный). Алма-Ата, МинГео Кахахской ССР, КазИМС, 82 с.
  24. Попов В.С. (1977) Геология и генезис меднои молибден-порфировых месторождений. М.: Наука, 203 с.
  25. Прибавкин С.В., Коровко А.В., Шардакова Г.Ю., Антонишин А.В. (2020) Минералы меди зоны окисления Сu(Mo)-порфирового рудопроявления (Западное Прибалхашье, Центральный Казахстан). Минералогия, (3), 58-67. https://doi.org/10.35597/2313-545X-2020-6-1-5
  26. Рафальский Р.П. (1993) Взаимодействие раствор–порода в гидротермальных условиях М.: Наука, 238 с.
  27. Сазонов А.М. (2007) Петрография и петрология метаморфических и метасоматических пород. Красноярск: СФУ, 324 с.
  28. Сазонов В.Н. (1975) Лиственитизация и оруденение. М.: Наука, 175 с.
  29. Серавкин И.Б., Минибаева К.Р., Родичева З.И. (2011) Медно-порфировое оруденение Южного Урала (обзор). Геол. сборник, (9), 186-200.
  30. Спиридонов Э.М. (1995) Инверсионная плутоногенная золото-кварцевая формация каледонид севера Центрального Казахстана. Геол. рудн. месторождений, 37(3), 179-207.
  31. Ферштатер Г.Б. (1987) Петрология главных интрузивных ассоциаций. М.: Наука, 232 с.
  32. Холоднов В.В., Бушляков И.Н. (2002) Галогены в эндогенном рудообразовании. Екатеринбург: УрО РАН, 394 с.
  33. Холоднов В.В., Серавкин И.Б., Косарев А.М., Коновалова Е.В., Шагалов Е.С. (2016) Распределение галогенов и серы в апатитах медно-порфировых месторождений Южного Урала (новые данные). Минералогия, (1), 54-65.
  34. Цаплин Г.В. (1956) Отчет Куланской геологоразведочной партии за 1955–1956 гг. Министерство геологии и охраны недр Казахской ССР, Южно-Казахстанское геологическое управление. 239 с.
  35. Шардакова Г.Ю., Замятин Д.А. (2017) Поведение галогенов и серы в гидроксилсодержащих минералах из гранитоидов западного склона Ср. Урала как показатель потенциальной продуктивности рудно-магматических систем. Тр. ИГГ УрО РАН, вып. 164, 193-198.
  36. Шардакова Г.Ю., Коровко А.В., Прибавкин С.В., Антонишин А.В., Бажиков М.Б. (2019) Специфика состава вмещающих пород и окисленных руд медно-порфирового рудопроявления Сарышаган (Западное Прибалхашье, Центральный Казахстан): первые данные. Тр. ИГГ УрО РАН, вып. 166, 152-157.
  37. Шарпенок Л.В., Костин А.Е., Кухаренко Е.А. (2013) TASдиаграмма сумма щелочей–кремнезем для химической классификации и диагностики плутонических пород. Регион. геология и металлогения, (56), 40-50.
  38. Шафигуллина Г.Т., Знаменский С.Е., Косарев А.М. (2020) Условия образования золото-порфирового оруденения месторождения Большой Каран (Южный Урал) по данным хлоритовой геотермометрии. Геол. вестн., (2), 45-53. https://doi.org/10.31084/2619-0087/2020-2-4
  39. Bailey S.W. (1988) Chlorites: structures and crystal chemistry. Rev. Miner., 19, 347-403. Corpus ID: 133292286 Berger B.R., Mars J.C., Denning P.D., Phillips J.D., Hammarstrom J.M., Zientek M.L., Dicken C.L., Drew L.J. (2014) Porphyry copper assessment of western Central Asia. U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report, 2010-5090-N, 219 p. https://doi.org/10.3133/sir20105090N
  40. Cathelineau M. (1988) Cation site occupancy in chlorites and illites as a function of temperature. Clay Miner., 23, 471-485.
  41. Chiaradia M., Ulianov A., Kouzmanov K., Beate B. (2012) Why large porphyry Cu deposits like high Sr/Y magmas. Sci. Rep., (2), 685. https://doi.org/10.1038/srep00685
  42. Condie K.C. (1973) Archean magmatism and crustal thickening. Geol. Soc. Amer. Bull., 84(9), 2981-2991.
  43. Ding S., Dasgupta R. (2017) The fate of sulfide during decompression melting of peridotite–implications for sulfur inventory of the MORB-source depleted upper mantle. Earth Planet. Sci. Lett., 459, 183-195. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2016.11.020
  44. Hattori K.H., Keith J.D. (2001) Contribution of mafic melt to porphyry copper mineralization: evidence from Mount Pinatubo, Philippines, and Bingham Canyon, Utah, USA. Miner. Depos., 36, 799-806. https://doi.org/10.1007/s001260100209
  45. Heinhorst J., Lehmann B., Ermolov P., Serykh V., Zhurutin S. (2000) Paleozoic crustal growth and metallogeny of Central Asia: evidence from magmatic-hydrothermal ore systems of Central Kazakhstan. Tectonophysics, 328, 69-87. PII: S0040-1951(00)00178-5
  46. Hey M.H. (1954) A new review of the chlorites. Miner. Mag., 224(XXX), 277-292.
  47. Hollister V.F. (1975) An appraisal of the nature and source of porphyry copper deposits. Miner. Sci. Ing., 7(3), 225233.
  48. Jowett E.C. (1991) Fitting iron and magnesium into the hydrothermal chlorite geothermometer. GAC/MAC/SEG Joint Annual Meeting: Program with Abstracts, 16, A62.
  49. Kay S.M., Mpodozis C. (2001) Central Andean ore deposits linked to evolving shallow subduction systems and thickening crust. GSA Today, (11), 4-9. https://doi.org/10.1130/1052-5173(2001)0112.0.CO;2
  50. Kranidiotis P., MacLean W.H. (1987) Systematics of chlorite alteration at the Phelps Dodge massive sulfi de deposit, Matagami, Quebec. Econ. Geol., 82, 1898-1911.
  51. Lee C.-T.A., Luffi P., Chin E.J., Bouchet R., Dasgupta R., Morton D.M., Le Roux V., Yin Q.-z., Jin D. (2012) Copper systematics in arc magmas and implications for crust–mantle differentiation. science, 336, 64-68. https://doi.org/10.1126/science.1217313
  52. Lee C.-T. A., Tang M. (2020) How to make porphyry copper deposits. Earth Planet. Sci. Lett., 529, 1-11. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2019.115868
  53. Liu Y., Comodi P. (1993) Some aspects of the crystalchemistry of apatites. Miner. Mag., 57, 709-719.
  54. Pearce J.A., Harris N.B.W., Tindle A.G. (1984) Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks. J. Petrol., 25, 956-983. Peng G., Luhr J.F., McGee J.J. (1997) Factors controlling sulfur concentrations in volcanic apatite. Amer. Miner., 82, 1210-1224.
  55. Plotinskaya O., Grabezhev A., Tessalina S., Seltman R., Groznova E., Abramov S. (2017) Porphyry deposits of the Urals: geological framework and metallogeny. ore Geol. Rev., 85, 153-173. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2016.07.002
  56. Richards J.P. (2009) Postsubduction porphyry Cu–Au and epithermal Au deposits: products of remelting of subduction-modified lithosphere. Geology, 37, 247-250. https://doi.org/10.1130/G25451A.1
  57. Rielli A., Tomkins A.G., Nebel O., Raveggi M., Jeon H., Marti L., Avila J.N. (2018) Sulfur isotope and PGE systematics of metasomatised mantle wedge. Earth Planet. Sci. Lett., 497, 181-192. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2018.06.012
  58. Seltmann R., Porter T.M. (2005) The porphyry Cu–Au– Mo deposits of Central Eurasia. 1. Tectonic, geologic and metallogenic setting, and significant deposits. Super porphyry copper & gold deposits: A global perspective. Adelaide, PGC Publishing, (2), 467-512.
  59. Serukh V.I., Makat D.K (2017) About Geotectonic Position of Porphyry Copper Deposits in Central Kazakhstan. News of the National Academy of Sciences of The Republic of Kazakhstan, 3(423), 44-53.
  60. Shen P., Pan H., Seitmuratova E., Yuan F., Jakupova S.A. (2015) Cambrian Intra-Oceanic Subduction System in the Bozshakol Area, Kazakhstan. Lithos, 224-225, 61-77. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2015.02.025
  61. Sillitoe R.H. (2010) Porphyry copper systems. Econ. Geol., 105, 3-41. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.105.1.3
  62. Sun W., Ling M., Yang X., Fan W., Ding X., Liang H. (2010) Ridge subduction and porphyry copper–gold mineralization: an overview. Sci. China Earth Sci., 53, 475-484. https://doi.org/10.1007/s11430-010-0024-0
  63. Wilkinson J.J. (2013) Triggers for the formation of porphyry ore deposits in magmatic arcs. Nat. Geosci., 6, 917. Zane A., Weiss Z. (1998) A procedure for classifying rock forming chlorites based on microprobe data. Rend. Fis. Acc. Lincei, 9, 51-56.
  64. Zang W., Fyfe W.S. (1995) Chloritization of the hydrothermally altered bedrocks at the Igarapu Bahia gold deposit, Carajs, Brazil. Miner. Dep., 30, 30-38.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Shardakova G.Y., Korovko A.V., Antonishin N.A.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».