Изотопный состав гелия и аргона как критерий рудоносности интрузивов Норильского района

По данным В.А. Люлько и др. /Геология и рудные …, 1994 и др./ рудоносные интрузивы относятся к норильской ассоциации, которая подразделялась ими на две основные группы: хромистую (талнахско-норильскую) и малохромистую (моронговскую, нижнеталнахскую). Зубовская группа интрузивов по составу руд и содержанию в ультрамафитах хрома мало чем, по их мнению, отличается от талнахско-норильской и поэтому объединяется с ней. Малохромистые сульфидоносные интрузивы, по их мнению, косвенно указывают на зоны перспективные для поисков промышленно-рудоносных интрузивов.

Выделенные типы рудоносных интрузивов отвечают типам интрузивов, выделенным М.Н. Годлевским /Годлевский, 1959 и др./, но под другими названиями, а также норильскому комплексу и нескольким типам в его составе, отмеченным геологами ВСЕГЕИ /Лурье и др., 1973/.

Традиционные представления о последовательности магматической деятельности при становлении трапповой формации в пределах Сибирской платформы предполагают образование интрузий этой формации в пять фаз внедрения (одна позднепермская и четыре раннетриасовых) /М. Л. Лурье, В. Л. Масайтис, Л. А. Полунина, 1962; и др./. К каждой из фаз приурочены типы интрузий, характеризующиеся определённым минеральным и вещественным составом пород, степенью дифференциации, особенностями внутреннего строения и залегания. Насчитывается 15 типов интрузий: ергалахский, пясинский, фокинский, бираякански, огонерский, амбардахский, норильско-талнахский, зубовский, курейский, ханарский, моронговский, далдыканский, баханайский, авамский, хеттский. Принцип их выделения основан на химическом составе и структурном характере рудных срастаний.

Ниже кратко описаны все типы интрузий, каждый из которых имеет свой типичный по строению разрез и состав.

Позднепермские интрузии

Первая фаза внедрения.

Ергалахский тип интрузий (евР₂е) - представлен трахидолеритами, титан-авгитовыми долеритами, являющихся комагматами трахибазальтов и титан-авгитовых долеритов ивакинской свиты. Развиты на севере Хараелахского, северо-западе Норильского и западной окраине Сыверминского плато. Слагают недифференцированные силлы многоярусного строения и пологосекущие тела.

Пясинский тип интрузий (фнвР₂р) - представлен субщелочными габбро-долеритами и долеритами, которые характеризуются высоким содержанием титана, повышенными калия кремнезема, фосфора, а также циркония, бария, ванадия. Количество никеля и кобалта минимальное. От долеритов ергалахского типа они отличаются повышенными значениями меди, хрома, ванадия. Сходство в химическом составе и сонахождении титан-авгитовых долеритов ергалахского типа и субщелочных пород пясинского типа позволили предположить что они являются близкими по времени образования.

Раннетриасовые интрузии

Образовались в течение второй - пятой фаз внедрения; вторая - фокинский, бияраканский типы, третья - огонёрский, амбардахский типы, четвёртая - норильско-талнахский, зубовский, курейский, ханарский типы, пятая - моронговский, далдыканский, баханайский, авамский типы.

Вторая фаза внедрения

Фокинский тип интрузий (щ-qнвT₁ѓ) - представлен слабодифференцированными телами, сложенными пикритами, пикродолеритами, троктолитами, долеритами. Образуют слабодифференцированные тела, пользующиеся незначительным распространением в Норильско-Хараелахской тектоно-магматической зоне. На юго-западе Норильского плато это Нижнефокинская интрузия, которая приурочена к зоне Фокинско-Тангаралахского разлома, и локализуется в угленосных отложениях тунгусской серии. Предполагается, что интрузии фокинского типа и пикритовые лавы гудчихинской свиты являются комагматами, сформировавшимися из "высокомагнезиального расплава, не прошедшего стадию докамерной эволюции, и, следовательно, отвечают составам исходного ювенильного вещества".

Бираяканский тип интрузий (нвT₁br) - представлен палаганитовыми и пегматойдными габбро-долеритами, толеитовыми долеритами, слагают слабо-дифференцированные и недифференцированные, тела приуроченные к зоне сочленения Анабарской антеклизы и Тунгусской синеклизы на юго-востоке территории. К слабодифференцированным интрузиям относятся тела, залегающие в отложениях верхней перми в долинах Бираякана и Чангады, сложенные палагонитовыми габбро-долеритами, толеитовыми долеритами и пегматойдными габбро-долеритами. Недифференцированные интрузии представлены, толеитовыми долеритами, в бассейне Хекчекит-Сене, в долине Левой Рубаски и в котловине озю Дюпкун инъецируют туфы ксенотуфы правобоярской свиты.

Третья фаза внедрения

Огонерский тип интрузий (нвT₁o)- представлен силлами габбро-долеритов, оливиновых долеритов а также кварцевых габбро-долеритов мощностью до первых сотен метров, многоярусными телами, секущими телами сложной морфологии; локализуются как в осадочных образованиях, так и в нижней части разреза вулканитов. Они широко распространены в пределах Норильского, Хараелахского и Сыверминского плато, представлены мощными силами, пластовыми, часто многоярусными телами, штоками, дайками и секущими интрузиями сложной морфологии. Дифференциация выражена слабо: вверх по разрезу интрузий незначительно уменьшается оливина и появляется кварц.

Амбардахский тип интрузий (нвT₁am) - представлен габбро-долеритами, толеитовыми долеритами, развитыми на востоке территории в зоне сочленения Тунгусской синеклизы и Анабарской антиклизы в бассейнах Маймечи, Амбардаха, Аякли и т.д. Развиты в виде пологосекущих и согласных с вмещающими породами силлов мощностью от первых до 200 метров и протяженностью до 15 км. Типичной по строению является интрузия Южная на водоразделе Долготной и Правого Атырдяка.

Четвёртая фаза внедрения

Норильско-талнахский тип интрузий (щ-ндT₁n) - представлен пикритами, пикродолеритами, троктолитами, оливиновыми габбро-долеритами, кварцевыми габбро-долеритами, лейкогаббро, габбро-диоритами. Это полнодифференцированные тела с четко выраженной расслоенностью, хонолитообразной формы, имеющие длину до 15 км, ширину до 3 км и мощностью до 350 м, характерны извилистые очертания. Локализуются в сульфатно-терригенно-карбонатных отложениях нижнего-среднего девона, терригенных породах тунгусской серии и в низах вулканических образований (от ивакинской до нижней части надеждинской свиты), сопровождающиеся дайками, магматогенными брекчиями, мощными (до 400 м) околоинтрузивными ореолами. Сульфидное медно-никелевое оруденение приурочено к пикритовым и такситовым горизонтам, а также к нижнему экзоконтакту. В вертикальном разрезе интрузий выделяются следующие горизонты, снизу: контактовые долериты; такситовые габбро-долериты; пикродолериты, трактолит-долериты, оливиновые габбро-долериты, оливин содержащие и безоливиновые габбро-диориты; верхний такситовый горизонт, включающий хромитоносное лейкогаббро в ассоциации с пикродолеритами; прикровельный (прикровлевый) горизонт. В частных пересечениях интрузивных массивов некоторые из перечисленных горизонтов могут отсутствовать, меняться местами и даже пересекать друг друга.

К норильско-талнахскому типу относят интрузии Норильск-I, Норильск-II, горы Чёрной (Норильский рудный узел), Хараелахская и Верхнеталнахская (Талнахский рудный узел), Имангдинская (Имангдинский рудный узел), Тальминская (Тальминский рудный узел) и ряд других. Данный тип проявлен в северо-восточной части Норильской мульды, в юго-западной части плато Хараелах и приурочен к Норильско-Хараелахскому глубинному разлому. С ним связаны три основных эксплуатируемых месторождения медно-никелевых руд: Октябрьское, Талнахское и Норильск-1.

Зубовский тип интрузий (щв-qдT₁z) - представлен пикродолеритами, троктолит-долеритами, оливиновыми габбро-долеритами, габбро-долеритами, габбро-диоритами, кварцевыми диоритами, сложнопостроенными субпластовыми залежами с раздувами, пережимами и ответвлениями.

Отличительной особенностью является небольшой объем горизонта пикродолеритов и троктолит-долеритов, которые слагают отдельные неправильной формы тела среди оливиновых габбро-долеритов. Иногда пикродолериты почти не проявлены в разрезе.

К зубовскому типу относятся интрузии Зуб-Маркшейдерская (Норильский рудный узел), Верхняя Тулаек-Тасская (Талнахский рудный узел), Мантуровская (Имангдинский рудный узел), Буркан (южно-норильский рудный узел), с ними связана убогая вкрапленность сульфидов в слаборазвитом горизонте такситовых габбро-долеритов. Данный тип проявлен в северо-западной части норильского рудного узла, где контролируется Далдыканской зоной разломов. Максимальная мощность интрузий - до 250 м; залегают в осадочных отложениях нижнего-среднего девона.

Курейский тип интрузий (нв-qнвT₁k) - представлен троктолит-долеритами, габбро-долеритами, кварцевыми габбро-долеритами. Троктолит долериты и габбро-долериты имеют незначительное распространение в юго-западной части территории, являясь частью обширного ареала субмагнезиальных интрузий, принадлежащих к Летнинско-Имангдинской тектоно-магматической зоне.

Ханарский тип интрузий (щв-qнвT₁h) - представлен пикродолеритами, троктолит-долеритами, оливиновыми габбро-долеритами, габбро-пегматитами, кварцсодержащими габбро-долеритами. Распространены на востоке территории в зоне сочленения Анабарской антеклизы и Тунгусской синеклизы, в бассейнах рек Маймеча, Амбардах, Кунтыкахы, Чангада. К этому типу принадлежат пластообразные пологосекущие интрузии протяженностью в десятки километров, мощностью до 200 м, а также крутопадающие тела и штоки до 50 м в диаметре, залегающие в отложениях ордовика, силура, девона, Перми и нижнего триаса. Дифференциация ханарского типа интрузий различна. К этому типу относятся: Ханарская инрузия, Хунгтукунская интрузия, Правобоярская интрузия. Эти интрузии залегают в палеозойских отложениях в бассейнах Амбардаха и Маймечи.

Пятая фаза внедрения

Интрузии пятой фазы внедрения представлены в пределах норильского района моронговским и далдыканским типами.

Моронговский тип интрузий (щ-ндT₁m) - представлен пикритами, троктолитами, троктолит-долеритами, оливиновыми габбро-долеритами, габбро-диоритами. Габбро-диориты слагают пластовые и пологосекущие тела, Мощность интрузий -до 400 м; вмещающими являются нижне-среднедевонские сульфатно-карбонатные отложения. Они характеризуются преобладанием пикритов, троктолитов и троктолит-долеритов.

Интрузивы этого типа известны в пределах Талнахского (Нижне-талнахский и Нижне-Тулаек-Тасский), Норильского (Нижненорильский), Северо-Хараелахского (Клюквенный), Южно-Норильского (Зелёная грива) рудных узлов, а также развиты в центральной части Норильского плато, где образуют поле моронговских тел.

Далдыканский тип интрузий (нвT₁d) - представлен габбро-долеритами, оливиновыми долеритами. Образуют пластовые, иногда многоярусные тела и дайки, секущими весь разрез осадочных и вулканогенных образований и интрузии I-IV фаз внедрения; сложены габбро-долеритами, оливиновыми габбро-долеритами, долеритами. Интрузии далдыканского типа в основном безрудные. Воздействие на вмещающие породы выражено в образовании роговиков и скарнов.

Баханайский тип инрузий (нвT₁b) - представлен габбро-долеритами, кварцевыми габбро-долеритами. Развиты в восточной части территории, в зоне сочленения Тунгусской синеклизы и Анабарской антеклизы. Недифференцированные интрузии данного типа проявлены на площади круто- и пологосекущими силами небольшой протяженности, локализующимися преимущественно в терригенных отложениях тунгусской серии и в вулканических образованиях нижнего триаса в бассейнах Баханая, Левой Боярки, Хибарбы, Чопко, в карбонатных отложениях ордовика и силура и карбонатно-глинистых образованиях девона в бассейнах Тукалана, Сумны и Чангады. Интрузии данного типа секут интрузии амбардахского и ханарского типов.

Авамский тип интрузий (нвT₁a) - представлен толеитовыми долеритами, кварцсодержащими долеритами, кварцсодержащими габбро-долеритами. Они развиты преимущественно на севере плато Путорана, образуют дайки и малые тела, пересекающие весь разрез осадочных и вулканических образований территории и раннетриасовые интрузивные образования.

К интрузивным образованиям также относится гулинский комплекс щелочно-ультраосновных пород раннетриасового возраста, который объединяет образования разной глубинности формирования, распространенные на северной окраине Сибирской платформы в пределах Маймеча-Котуйской и Каменской провинций. Сложные интрузии гулинского комплекса сформировались в 7 интрузивных фаз: 1) дуниты, перидотиты, порфировидные оливиновые пироксениты, косьвиты; 2) мелилитовые породы: мелилитолиты, кугдиты, ункомпагриты, турьяиты, окаиты, альнеиты; 3) якупирангиты, мельтейгиты, малиньиты, шонкиниты, меланефелиниты и другие меланократовые щелочные породы; 4) ийолиты; 5) щелочные и нефелиновые сиениты; 6) фоскориты; 7) карбонатиты. К-Ar возраст интрузий составляет 225-245 млн. лет, что отвечает раннему триасу. Гулинский комплекс представлен интрузиями Гулинская, Романиха, Чангит, Атырдяк, Далбыха, Западный и Восточный Быхыт, Урукит и Кындын.

К среднетриасовым интрузивным образованиям относят кимберлиты, слагающие дайки и трубки в пределах Далбыхского поля щелочно-ультраосновных интрузий. На территории известна кимберлитовая трубка "Красноярская" и ее сателлит трубка "Желтенькая".

Позднетриасовые интрузии представлены дайками и малыми телами преимущественно на севере плато Путорана.

Это так называемый хетский тип интрузий (фвT₃?h) - трахидолериты, кварцевые трахидолериты, тешенит долериты, юсситы, камптониты, мончикиты. Они приурочены к наиболее молодым дуговым разломам и пересекают туфолавовые свиты нижнего триаса до дельканской и самоедской включительно. Интрузивные породы хеттского типа характеризуются повышенной щелочностью преобладающей натровой специализации. Возраст интрузивных образовнаий хеттского типа определен условно.

2.4 Тектоническое строение

Отличительной чертой структурных ярусов палеорифтогенной системы (ПРС) является резко повышенная мощность в сравнении со структурами Сибирской платформы.

В целом Игарско-Норильская палеорифтогенная система прослеживается от Игарского поднятия до Иконской мульды. К северу она погружается под Енисей-Хатангский прогиб, затем вскрывается в Горном Таймыре, северо-восточное её ответвление совпадает с Большеавамской мульдой раннего триаса. Восточными ветвями ее являются также Дюпкунская и Нижнетунгусская палеорифтогенны системы, затухающие в пределах Восточносибирского кратона /Геологическое строение ..., 1987/.

Восточной границей Игарско-Норильской палеорифтогенной системы является Ламско-Летнинский и оперяющий его Кета-Ирбинский разломы, отделяющие систему от архейского кратона. Северо-западная граница рифтогенного блока проводится по Приенисейскому разлому, ограничивающему Западносибирскую плиту. К юго-западу палеорифтогенная система прослеживается на левобережье Енисея, где возможно смыкается с рифтами Западносибирской плиты.

В современной структуре Игарско-Норильской палеорифтогенной системы вскрыты крупные пликативно-надвиговые структуры, образующие Чернореченскую антиклиналь рифея, Хантайско-Рыбнинское поднятие, Кулюмбинская и Сухарихинская гребневидные антиклинали, cлагающие зону структур верхнего венда - силура, Норильско-Хараелахский прогиб и Дудинский вал поздней перми - раннего триаса. Все перечисленные структуры, по-существу, являются звеньями единой Енисейско-Туруханско-Игарской складчато-надвиговой системы, прослеживающейся и к северу на Горном Таймыре /Геология и полезные ископаемые …, 2002/.

Крупная структура рифейского складчатого cтруктурного яруса - Чернореченская гребневидная антиклиналь, охватывающая значительную часть Игарского поднятия, имеет меридианальное простирание. Западное крыло разорвано сбросом с амплитудой 1000-2000 м. Антиклиналь слагают черносланцевая известняково-аргиллитовая формация верхнего рифея (чернореченская свита), которая перекрывается с угловым несогласием, нижневендским полого-деформированным структурным ярусом, представленным флишоидной красноцветной формацией (излучинская свита). Верхневендско-нижнепалеозойские формации залегают западнее приосевой зоны антиклинали на рифейском складчатом основании (лайдашнинская свита), а восточнее - на нижневендских полого-деформированных образованиях (гравийская свита). Вышележащие образования (верхи венда - сухарихинская свита и кембрий) залегают согласно.

Наиболее крупной пликативной структурой Норильского региона является Хантайско-Рыбнинское поднятие северо-восточного простирания до 130 км длиной и до 30 км шириной. В его строении участвуют верхневендсконижнеордовикский, среднеордовиксконижне-девонский (лохков) и девонский полого-деформированные образования, а в пределах

Гремякинской антиклинали скважинами вскрыт рифейсконижневендский складчатый структурный ярус. Хантайский и Рыбнинский валы (гребневидные антиклинали), осложняющие поднятие, имеют северо-северо-восточное направление, расположены кулисообразно и осложнены сбросо-сдвигами и надвигами амплитудой до сотен метров, придавая поднятию "чешуйчатое" строение. Общая амплитуда поднятия превышает 5 км.

Кулюмбино-Сухарихинская антиклинальная зона расположена к юго-востоку от ХантайскоРыбнинского поднятия кулисообразно и состоит из линейных гребневидных антиклиналей: Сухарихинской и Кулюмбинской северо-восточного простирания при общей протяженности до 200 км и ширине до 30 км. Зона сложена верхневендско - нижнеордовикским, среднеордовикско-нижнедевонским пологодеформированными образова-ниями. Интенсивность деформаций возрастает к Ламско-Летнинскому разлому.

Дудинский вал длиной 350 км ограничивает с запада Норильскую и Вологочанскую мульды, осложняющие Норильско-Хараелехский прогиб. Он перекрыт юрско-меловым и кайнозойским плитными образованиями. Вал является северным продолжением Енисейско-Туруханско-Игарской складчато-надвиговой системы. Западное его крыло срезано серией субмеридиональных сбросо-сдвигов, образующих шовную зону Приенисейского разлома. С севера, по геофизическим данным /Ремпель, 1983 и др./, вал ограничен зоной Северо-Хараелахского разлома и слабо изученной мульдой, выполненной толеитовыми базальтами. На стыке с Норильской и Вологочанской мульдами широко развиты надвиги, субмеридиональные сбросы и крутопадающие взбросо-сдвиги северо-западного простирания (Краевой, Дудинский и др.). В строении вала участвуют рифейские и верхневендскопалеозойокие (включая нижнекаменноугольные) образования.

Норильско-Хараелахский прогиб простирается с юго-запада на северо-восток более чем на 350 км. С запада он ограничивается Боганидским глубинным разломом, с северо-запада - Северохараелахским, на востоке прогиб сопряжен с Хантайско-Рыбнинским поднятием. Ширина прогиба от 50 до 90 км. Он выполнен вулканогенными (трахибазальтовой, пикрит-базальтовой, толеитбазальтовой) и интрузивными (трахидолеритовой, оливинит-габбровой, толеит-долеритовой) формациями триаса. Мощность вулканитов от 1500-2000 м в Норильской и до 3000-4200 м в Иконской мульдах.

Норильско-Хараелахский прогиб осложнен Норильской, Вологочанской, Хараелахской и Иконской мульдами и разделяющими их седловинами, горстами, поперечными поднятиями. Норильская и Вологочанская мульды разбиты серией разломов: Норильско-Хараелахским, Фокинско-Тангаралахским, Пясинским, имеющим северо-восточное простирание. Эти разломы ограничивают отдельные блоки, образующие горсты и грабены /Кулгахтахский и др./, брахиантиклинали (Далдыканская, Дудинско-Ергалахская), приразломные асимметричные брахисинклинали - центральнонорильскую, западно-норильскую, южнонорильскую и восточнонорильскую моноклиналь, образовавшиеся по данным Д.И. Мусатова при воздымании центральной части Норильской мульды и сдвиге в результате горизонтальных движений с запада на восток.

Хараелахская мульда асимметрична относительно Норильско-Хараелахского разлома и состоит из горстов и грабенов северо-восточного простирания, разделенных Пясинским, Дьянгнинским, Фокинско-Тангаралахским и Норильско-Хараелахским разломами. Выделяются Талнахско-Кумгинский грабен и Северо-Хараелахский горст. С юго-запада Хараелахская мульда ограничена Пясинской антиклиналью. На их границе расположена зона просадочных структур /Кравцов, 1973/, Норильско-Хараелахский разлом и параллельные ему разломы при пересечении с северо-запад Пясинско-Рыбнинским разломом образуют систему дугообразных сбросов, сдвигов и надвигов субширотного простирания. Амплитуда просадочных структур достигает 1 км.

Иконская мульда близка к окружности. Её размер 70х60 км. Она ограничена на западе Кумгинским, а на востоке - Кыстыхтахским разломами. Северное крыло мульды крутое, южное - более пологое. Её пересекает Иконский разлом.

Для Игарско-Норильского региона важнейшее значение имеют глубинные разломы. Одним из наиболее значимых разломов является Норильско-Хараелахский, с которым связаны крупнейшие месторождения платиноидно-никелево-медных руд (Норильское, Талнахское, Октябрьское). Простирание разлома северо-северо-восточное, протяженность более 350 км, ширина зоны нарушений 10-20 км. Он прослеживается в магнитном поле и по данным глубинного сейсмического зондирования достигает мантии /Егоркин и др., 1984; Аветисов и др., 1984/. На всем протяжении разлом оперяют менее масштабные разломы северо-восточного (Микчангдинский, Ергалахский и др.) и северо-западного (Талнахская зона грабенов) простирания. Главный шов Норильско-Хараелахского разлома в виде зоны милонитов и тектонических брекчий имеет ширину до 100 м. Вертикальное смещение вдоль зоны достигает 400-1000 м, горизонтальное - 4-6 км, иногда до 20 км, что объясняется сбросо-сдвиговой природой. На юге Норильско-Хараелахский разлом переходит в Игарско-Сухарихинский разлом, оперяющий в свою очередь крупнейший трансконтинентальный Приенисейский разлом, располагающийся на границе Игарско-Норильской рифтогенной системы и Западносибирской плиты.

Вторым крупным разломом является Ламско-Летнинский (или ИмангдиноЛетнинский) долгоживущий разлом. Он неоднократно активизировался в эпохи рифтогенеза (рифей, венд, девон, поздний палеозой, ранний мезозой). В современной структуре он выражается в виде зоны (шириной 10-20 км) сбросов, надвигов, приразломных складок, грабенов, вдоль которой происходит смена фаций и мощностей формаций фанерозоя. Разлом контролирует положение платиноидно-медно-никелевых месторождений и рудопроявлений (Имангда, Мантура, Накохоз и др.) и магнетитовых проявлений (Макус). Менее изучены Боганидский, Фокинско-Тангаралахский, Северохараелахский и Микчангдинский разломы.

Норильский регион характеризуется интенсивной линейной раздробленностью, что возможно явилось следствием воздействия процессов послетриасовой деструкции (активизация палеорифта).

2.5 Модели формирования и критерии оценки рудоносности Pt-Cu-Ni месторождений

Генезис сульфидных медно-никелевых руд остается актуальной проблемой, несмотря на то, что к настоящему времени написаны десятки монографий и сотни статей по норильским рудоносным интрузиям. Остаются дискуссионными наиболее актуальные проблемы состава исходного расплава норильских интрузий, механизмов его дифференциации, природы основных пегматоидов, руд и т.д., от решения которых зависит дальнейшая постановка геологических поисковых работ и расширение минерально-сырьевой базы норильской горнодобывающей компании.

Спорными являются вопросы об источниках силикатного и рудного вещества, серы и сопутствующих более редких компонентов. Известно, что норильские месторождения имеют комплексный характер. Из их руд извлекаются никель, медь, кобальт, платина, палладий, родий, рутений, иридий, осмий, золото, серебро, селен, теллур и сера. В состав оруденения также входят другие компоненты, такие как свинец, цинк, мышьяк, олово, сурьма, висмут, более свойственные гидротермальным и стратиформным месторождениям, что свидетельствует о сложности и неоднозначности источников вещества ультрамафит-мафитовых интрузивов и ассоциирующих с ними руд.

Представления о природе связи, времени и способе формирования оруденения в Норильском районе Сибирской платформы резко различны. На протяжении многих десятилетий среди геологов не прекращаются дискуссии о роли внешних и внутренних процессов в формировании сульфидных руд. Традиционно, такие противоречия в геологии выражаются противостоянием плутонистов и нептунистов, тянущегося с XVIII века. Первые отводят главную роль магматическим процессам, а вторые больше придают значения постмагматическим (инфильтрационно-метасоматическим) /Хаин, Рябухин, 2004/. Эти два направления предопределяют развитие ряда гипотез происхождения руд: ликвационной, магматическской или метамагатической сульфуризации, инфильтрационно-метасоматической, гидротермальной и др., где основанием их обособления являются представления об источниках вещества.

Кратко остановимся на главных петролого-геодинамических моделях образования рудоносных интрузивов и связанных с ними месторождениях сульфидных платиноидно-медно-никелевых руд.

Среди магматических концепций наиболее популярной является ликвационная-магматическая модель, сформулированная Ж. Фогтом в 1923 г. Для медно-никелевых месторождений Норильского района ликвационная гипотеза была использована сначала Н. П. Урванцевым, затем В. К. Котульским /1948/ и М. Н. Годлевским /1959, 1981/. Предполагается, что разделение (ликвация) магмы на сульфидную и силикатную части началось еще в глубинном магматическом очаге при понижении температуры. При внедрении в камеру магма несла с собой обособления сульфидного расплава, застывшие в виде шлиров и залежей. Процесс ликвации, продолжавшийся в гипабиссальных (среднеглубинных) условиях, привел в результате гравитационной отсадки к образованию вкрапленных руд вблизи дна магматической камеры. Сплошные сульфидные руды, согласно этой гипотезе, явились продуктом инъекции сульфидного расплава с глубины по В. К. Котульскому или, по мнению М. Н. Годлевского, результатом выжимания из самой интрузии в ее придонные части.

Дальнейшую разработку ликвационная гипотеза получила в трудах сотрудников ВСЕГЕИ /Старицкий, 1965; Туганова, 1967/ и НИИГА /Урванцев, 1971/.

По мнению сторонников гипотезы ликвационного генезиса, она достаточно убедительно объясняет основные особенности сульфидных месторождений этого типа: сульфидную вкрапленность, в том числе каплевидную в нижней части интрузивных тел вследствие гравитационной отсадкой капель сульфидного расплава; приуроченность жильных полей и богатовкрапленных руд к структурным ловушкам - прогибам в теле рудоносных интрузий; локализацию сульфидов в частях интрузий с ультраосновным составом пород; расслоенность каплевидных сульфидных вкрапленников на нижнюю пирротиновую и верхнюю халькопиритовую части из-за гравитационного разделения сульфидного расплава; ответвление от более мощных жил пирротинового состава менее мощных оперяющих халькопиритовых жил, трактуемое как результат кристаллизационной и динамической дифференциации сульфидного расплава; случаи отсутствия в контактах сульфидных жил заметных изменений во вмещающих породах. Возникновение мощных залежей сплошных сульфидов рассматривается как результат обособления сульфидной магмы на глубине и самостоятельного ее внедрения впоследствии.

Н. Н. Урванцев, придерживаясь ликвационной гипотезы, предположил существование промежуточного магматического очага на глубинах около 10 000 м, где процесс ликвации был связан с ассимиляцией, предполагаемых, битуминозных богатых серой пород нижнего палеозоя--верхнего протерозоя, поскольку интрузивный магматический процесс носил пульсирующий характер с остановками движения магмы в периоды тектонического покоя. Именно в такие фазы, по мнению Н. Н. Урванцева, и образовались временные промежуточные очаги в нижних этажах чехла, откуда затем в фазу активизации тектонической деятельности продукты ликвации и частичной дифференциации поступали в верхние горизонты к месту их современной локализации. В зависимости от целого ряда условий -- геологического строения, состава вмещающих пород, тектоники -- процесс ликвации и дифференциации в глубинном очаге протекал с различной степенью полноты и заканчивался уже в верхней камере.

Ассимиляционная модель предполагает образование рудных масс путем усвоения ненасыщенными серой мафит-ультрамафическими магмами ксеногенных серосодержащих веществ. При этом, как предполагается, происходит так называемая сульфуризация -- образование сульфидного расплава за счет привнесенной (ассимилированной) серы и экстрагированных из магмы железа и других рудных компонентов /Kullerud, Yoder, 1965/. Процесс протекает в соответствии с законом межфазного распределения элементов и в зависимости от фактора R (или N), отражающего количественное отношение прореагировавшей с сульфидами силикатной составляющей магматической системы к ее сульфидной части /Naldrett et. Al.,1996а/.

При допущении ассимиляционного механизма привлекаются несколько его вариантов: (1) контаминация магмы сероводородом (Н₂S), либо эвапоритами (ангидритом - СаSО₄), либо пиритом (FеS₂); (2) ликвация сульфидного расплава из исходно ненасыщенной серой магмы вследствие ее раскисления (силицификации) и, соответственно, снижения растворимости в ней S в ходе ассимиляции коровых пород; (3) обогащение ассимиляционного сульфидного расплава цветными и благородными металлами при его взаимодействии с силикатным расплавом (факторы R, N) /Лихачёв 2006/.

Сейсмо-гравитационная модель накопления рудного вещества наиболее полно проявляется в крупных магматических массивах, образующих расслоенные комплексы и связанные с ними рудные горизонты сульфидной платино-медно-никелевой, хромитовой и магнетитовой минерализации (Бушвельд, Стиллуотер и др.). Исходные магмы, формирующие эти комплексы, сравнительно бедны рудным веществом. Содержание серы в них составляет <0,2 мас.%, и она полностью растворима в силикатном расплаве, т.е. наблюдаемые в комплексах сульфиды имеют ликвационную природу -- выделяются по мере остывания и кристаллизации магмы. В спокойных условиях они не накапливаются под действием гравитации, а захораниваются в рассеянном виде внутри кристаллизующейся окисно-силикатной массы, распределяясь по всему ее объему. Их скопление и образование рудных горизонтов происходит под влиянием сейсмического фактора, обеспечивающего перемещение и концентрирование тяжелых рудных и силикатных фаз и формирование общей расслоенности магматических комплексов. /Лихачев 2000а, б/

О. А. Дюжиков, В. В. Дистлер, Б. М. Струнин /1988/, придерживаясь магматической гипотезы, не отрицают возможности проявления высоко- и среднетемпературных метасоматических процессов как второстепенных в ходе рудообразования. Авторы считают, что рудоотложение связано с двумя автономными этапами, разделенными во времени.

Первый этап соответствует внедрению, дифференциации и кристаллизации сульфидно-силикатного магматического расплава. Процессы гравитационного обособления силикатных фаз и несмесимой сульфидной жидкости, распределения рудообразующих компонентов между сульфидами и силикатами, кристаллизации сульфидов при разных параметрах состояния сульфидной жидкости выступают ведущими механизмами образования зональности оруденения горизонтов вкрапленных руд.

Второй этап рудообразования соответствует формированию сплошных и ассоциирующих с ними прожилково-вкрапленных руд. Придерживаясь концепции о глубинной дифференциации и расщеплении сульфидно-силикатной магмы в процессе подъема или в промежуточных очагах, определяющих последующее самостоятельное внедрение богатой сульфидами магматической жидкости, О. А. Дюжиков выдвигает положение о многоканальном характере внедрения богатой сульфидами жидкости, что может проявляться в пределах одного рудного узла. Таким образом, предполагается возможность формирования рудных тел на нескольких горизонтальных уровнях сферы рудоотложения. Локализация массивных и прожилково-вкрапленных руд, по мнению О. А. Дюжикова, в значительной степени зависит от условий залегания интрузивов и их морфологических особенностей.

Иные взгляды на генезис Норильского месторождения высказал Г. Б. Роговер /1959/. Он предполагал, что основные дифференциаты интрузии Норильск 1 представляют собой самостоятельные порции магмы, последовательно внедрявшиеся в полость, ныне занятую интрузией. Процесс рудообразования шел в два этапа: на первом образовались богатые руды, залегающие в подошве интрузии, формирование которых связано не с лежащей над ними интрузией, а с магматическими процессами, сформировавшими интрузивные залежи, вмещающие и сопровождающие эти руды. Образование сплошных сульфидных жил Б. Г. Роговер связывает с самостоятельной субфазой внедрения магмы.

При рассмотрении второго этапа рудообразования, связанного с интрузией габбро-долеритов, Г. Б. Роговер пришел к выводу о формировании сульфидных вкрапленников одновременно с аккумулировавшими их пикритами и такситовыми габбро-диабазами в глубинном резервуаре и о последовательном поступлении их на место современного залегания в различные фазы интрузивного процесса.

А. П. Лихачев предлагает транспортно-гравитационную модель образования месторождений норильского типа, основанную на эффекте диспергирования (рассеивания). Согласно этой модели, подъем рудного материала из горизонтов магмообразования осуществляется в основном в виде сульфидной жидкости, рассеянной в окисно-силикатном расплаве. Несмотря на низкую растворимость серы в силикатном расплаве, предполагается, что диспергирование (рассеивание) тяжелой сульфидной жидкости в менее плотном окисно-силикатном расплаве возможна при температурах близких к 1300 ⁰С. С понижением температуры сульфидные выделения укрупняются и быстро оседают на дно расплавного объема. Допускается, что при подъеме из мантии сульфидоносных магм возможно перемещение укрупненных капель сульфидной жидкости, а также фенокристаллов оливина и хромшпинелидов по вертикальной магматической колонне из более остывших ее верхних частей в более глубокие и более высокотемпературные части с накоплением в них рассеяной сульфидной жидкости. В дальнейшем в конечных камерах внедрения за счет этих обогащенных сульфидами интервалов магматических колонн образуются платино-медно-никелевые месторождения /Лихачев, 1999/. Переход колонны в субгоризонтальное положение и дальнейшее ее продвижение в этом направлении приводят к образованию рудоносных интрузий норильского типа с различным количеством рудного вещества, в зависимости от условий внедрения и становления интрузива.

Г.А. Митенков /1972/ обосновал две стадии образования медно-никелевых месторождений. В первую стадию образовались сингенетические руды в так называемых "пикритовых" и "такситовых" горизонтах интрузивов. Во вторую стадию на них накладывается эпигенетические, существенно медистые руды, связанные с влиянием на них халькопиритовых массивных сульфидов, располагающихся в нижнем экзоконтакте.

По мере удаления от последних, намечается четкая зональность оруденения. На вкрапленные сингенетические руды, имеющие преобладающий пирротиновый состав в "пикритовых" габбро-долеритах накладываются медистые руды. По мнению Митенкова, это свидетельствует о более позднем образовании самостоятельных массивных рудных залежей, которые воздействуют на более раннее вкрапленное оруденение в интрузиве.

И.Н. Горяинов /1973 и др., 1975/ в отличие от представлений других исследователей о ликвационно-магматическом генезисе, разработал и обосновал гипотезу о полигенном магмато-метасоматическом происхождении промышленно-рудоносных интрузивов Норильского района и о ведущей роли мантийного флюида при образовании месторождений сульфидных платиноидно-медно-никелевых руд. Он намечает главные черты возможного состава флюида по химизму водных вытяжек и составу газово-жидких включений в минералах.

В.В. Рябов /1984, 1990/ считает, что никеленосные интрузивы внедрялись в современную камеру в виде двух несмешивающихся расплавов пикритоидного и базальтового состава, подвергшихся флюидно-магматической ликвации на глубине. Накопление летучих компонентов в зонах верхнего и нижнего эндоконтактов интрузивов способствовало образованию флюидизированных расплавов-растворов, которые подвергли магматическому замещению "пикритовые" породы и метамагматическому преобразованию жидкости. Флюиды экстрагировали и перераспределяли рудогенные элементы из прикорневых во фронтальные части магматических тел, образуя, в том числе малосульфидные платиновые месторождения.

Е. В. Туганова /1988, 1991, 2000/ выдвинула гипотезу образования интрузий, несущих промышленное оруденение, в результате взаимодействия двух магм -- ультраосновной и толеит-базальтовой, поступавших из очагов, расположенных на разных глубинах мантии, по одним каналам. По версии Е. В. Тугановой формирование платиноидно-медно-никелевых месторождений предполагает следующую последовательность:

зарождение флюидонасыщенного диапира (плюма) с сульфидами, платиноидами и золотом на значительных глубинах мантии, видимо, под воздействием радиоактивного распада урана, тория и калия и постепенное продвижение его вверх с помощью "теплового потока" по разуплотненному путепроводу /Артюшков, 1979/, контролирующемуся рифтогенезом, вскрывающим глубинные очаги магмогенерации и трансмагматических флюидов;

частичное плавление диапира на значительных глубинах (>200 км) с образованием рудоносного перидотит-коматиитового расплава.

подъем диапира и расплава на уровень кора--мантия;

эволюция флюидно-рудно-магматической системы с обособлением в основании подкорового резервуара сульфидного расплава с платиноидами;

частичное плавление вещества мантии на меньших (<200 км) глубинах с образованием толеит-базальтовой магмы;

инъекции последней в промежуточные и "современные" камеры с захватом и преобразованием ультрамафитов с сульфидным оруденением, обогащенных флюидами;

гравитационная отсадка книзу большей части вязкого ультрамафитового вещества, частично отжатого в верхнюю часть камеры и сульфидных обособлений, а также кристаллизационная дифференциация менее вязкой толеитовой магмы в интрузивной камере с продолжающейся дебазификацией ультрамафитов;

В. А. Радько /1991/ предложена генетическая и математическая модель образования дифференцированных интрузивных траппов северо-запада Сибирской платформы. Им показано, что дифференцированные интрузии не слепые тела, а открытые долгоживущие, промежуточные камеры, через которые проходили большие объемы магмы. Дифференциация объясняется тем, что скорость движения магмы в камере падает на 5 - 6 порядков и становится сопоставимой со скоростью осаждения капель ликвированных сульфидов и более тяжелой силикатной жидкости, автолитов и ксенолитов, сростков и кристаллов оливина и пр. В рамках предложенной модели предлагается локальный и региональный прогноз медно-никелевых руд на принципиально новой основе.

Суть модели динамической дифференциации состоит в следующем:

1. Камера, локализующая дифференцированную интрузию, является промежуточным очагом, который имеет подводящий и выводящий каналы, т.е. представляет собой субвулкан.

2. Магма, проходящая через камеру, сбрасывает в ней часть твердой фазы и ликвированной сульфидной жидкости (при их наличии в расплаве).

3. Расплав в камеру поступает многократно.

Гидротермальная и гидротермально-метаморфогенная гипотезы также имеют много сторонников. Некоторые исследователи связывают формирование платиноидно-медно-никелевых месторождений с процессами метаморфизма (метасоматоза, регионального метаморфизма и др.).

Модель магматической дебазификации приведенная Д. С. Коржинским /1953, 1973/ объясняет образование сульфидных медно-никелевых месторождений тем что, магматические растворы при кислотно-щелочной эволюции выносят из магматических пород основные компоненты, что сопровождается лейкократизацией. Попутно при фильтрации этих растворов (флюидов) осаждаются рудные компоненты как наиболее слабые основания, что сопровождается дебазификацией и не связано с ликвацией.

Инфильтрационно-автометасоматическая гипотеза образования норильских руд получила обоснование в работах В. В. Золотухина /1964, 1971, 1979, 1988/. В основе развиваемых им представлений лежит теория инфильтрационного метасоматоза и кислотно-основной эволюции постмагматических растворов по Д. С. Коржинскому. Цитируемый автор связывает пегматито- и рудообразование и отводит большую роль летучим в своих генетических построениях. Он полагает, что присутствующая во флюидах сера приводит к сульфуризации, максимальное развитие которой приурочено к высокотемпературной постмагматической стадии, когда и происходит, по его мнению, формирование всего многообразия руд.

Принципиально близкие представления к инфильтрационно-метасоматической концепции В. В. Золотухина высказывают сторонники гидротермальной, гидротермально-метасоматической (постмагматической) гипотез образования сульфидных медно-никелевых руд: Э. Н. Елисеев /1959/, А. М. Виленский /1964/, И. Н. Горяинов /1971/, А. В. Тарасов /1976, 1983/ и др.

Сторонниками гипотезы гидротермального генезиса сульфидов приводятся следующие доводы: невозможность объяснить появление жильных и вкрапленных руд в кровле интрузии (например на Талнахе), а также ярко выраженную их стерильность в отношении никеля; расслоенные вкрапленники (верхняя часть их обычно халькопиритовая, а нижняя пирротиновая) являются результатом не расслоения сульфидной жидкости, а последовательного метасоматического замещения более раннего пирротина более поздним халькопиритом под действием растворов, проходящими теми же путями что и более ранние; сферические поверхности вкрапленников сульфидов, характерных для метасоматиченских процессов; образование неоднократных максимумов концентрации полезных компонентов в рудах на границах нижних дифференциатов, а не в самом низу интрузии с постепенным убыванием вверх по разрезу; допущение что источником рудных компонентов, таких как железо, хром, никель, кобальт, а возможно, и медь в основном или частично могут быть сами вмещающие породы, по которым проходят растворы, заимствующие эти элементы у силикатов, а затем переотлагающие их в виде рудных фаз; вкрапленные руды представляют собой промежуточный этап на пути образования сплошных сульфидных руд; отсутствие в природе ликвационной вкрапленности сульфидов, относящихся к промышленным скоплениям, допуская лишь их акцессорную специфику; связь оруденения со скарноидами, рудными скарнами, зонами метасоматического изменения, реакционными минералами. Ликвационная гипотеза вынуждена допускать резко неоднородное обогащение сульфидного расплава летучими компонентами в разных участках интрузий.

Модель гидротермального и магматического переотложения проявляется в регенерации ранее сформированных рудных образований под воздействием проходящих и замкнуто циркулирующих флюидных потоков, а также магматических инъекций.

Проходящие потоки растворяют рудные вещества в наиболее высокотемпературной области (в "горячей зоне") и отлагают их в "холодной". В результате образуются различные по составу полиметаллические гидротермальные месторождения.

Циркуляционный процесс возникает около горячих (остывающих и разогревающихся) магматических тел и приводит к выносу из них и вмещающих их пород рудных веществ, которые затем отлагаются на некотором удалении в относительно холодной области замыкания циркуляционной ячейки. Циркуляция около остывающих магматических тел приводит к образованию полиметаллических и других рудных скоплений. С этим процессом связано отложение рудных веществ на океаническом дне потоками черных курильщиков, а также платино-медно-никелевая минерализация в верхних экзо- и эндоконтактовых частях норильских рудоносных интрузий. /Служеникин, Дистлер, Дюжиков и др. Малосульфидное платиновое орудинение…1994/

Ультрамафические тела в ходе серпентинизации их минералов подвергаются нагреву. Выделяемое при этом тепло обусловливает возникновение замкнутых водных потоков, обеспечивающих вынос и отложение, а также внутриинтрузивное перераспределение рудных веществ. В результате такого процесса образовались переотложенные эпигенетические руды месторождений Печенги на Кольском полуострове /Годлевский, Лихачев, 1981а/. С ним же связано широко проявленное флюидное перераспределение и концентрирование металлов платиновой группы в ультрамафических массивах бессульфидных формаций. В последние годы на дне Атлантического океана установлены действующие процессы серпентинизации, обеспечивающие вынос из ультрамафических тел и отложение на океаническом дне рудных веществ потоками циркулирующей морской воды.

Магматическое переотложение сводится к плавлению и переносу в более высокие горизонты ранее сформированных сульфидных залежей позднее внедряющимися магмами. Примером такого процесса являются, как говорилось выше, медно-никелевые руды Еланского интрузива Воронежского кристаллического массива, месторождения Шануч на Камчатке и месторождение Войсис Бэй на полуострове Лабрадор. /Лихачев, 2006/

Так называемая, Термобарогеохимическая модель, разработанная В.С Аплоновым, на основании изучения расплавных и газово-жидких микровключений в породах и рудах Талнахского месторождения, опровергает положения, используемые в ликвационно-магматической гипотезе /Аплонов, 2001/. Данные о температурах гомогенизации газово-жидких включений в породообразующих минералах, о давлении, химическом составе содержимого включений, газонасыщенности, полученные в ходе исследования Талнахского месторождения, позволяют говорить о наиболее вероятном гидротермально-метасоматическом генезисе этого уникального благородно-метального медно-никелевого месторождения.

Им выделяется 4 этапа развития Талнахского месторождения, характеризуемых соответствующими параметрами и специфическими особенностями. Магматический (интрузивный) этап 1300 - 1100⁰С и Р 13 МПа; постмагматический (дорудный) этап - породообразующие минералы 600 - 500⁰С и P 250 - 300 МПа; рудный этап (интервал от 550 - 310⁰С до 400 - 200⁰С; пострудный этап (интервал от 170 - 150⁰С до 50 - 30⁰С).

Рудоносные и, особенно, промышленно-рудоносные интрузии обладают повышенной флюидонасыщенностью по сравнению с безрудными недифференцированными интрузиями. Это проявляется в присутствии в них большого количества вторичных наложенных постмагматических газово-жидких включений, неравномерно распределенных как по разрезу, так и по площади интрузии. Флюидонасыщенность интрузивных пород хорошо коррелируется с коэффициентом потенциальной никеленосности /Кавардин, 1976/.

М. К. Иванов /1971/ выдвинул гипотезу о вулканической природе промышленных медно-никелевых руд, связывая формирование дифференцированных интрузий с вулканами центрального типа, а отложения основной массы медно-никелевых руд с газогидротермальной фазой вулканической деятельности. Внедрение Норильской интрузии М. К. Иванов рассматривает как двухфазный процесс с излиянием сначала никеленосной ультраосновной, а потом стерильной основной магмы, причем отложение руд, по его мнению, происходило уже после внедрения интрузии. Он приводит доказательства существования Норильского щитового вулкана, генерировавшего эндогенные месторождения и рудопроявления Норильского и Талнахского рудных узлов.

Импактная модель связывается с падением на Землю крупных космических тел, которое приводит к образованию рудных скоплений садберского типа. Обычно считается, что при этом рудное вещество мобилизуется из земных недр, либо допускается его чисто космическое происхождение, обусловленное падением сульфидного тела.

Можно считать, что в любом космическом теле размером более 1 км в поперечнике достаточно рудного вещества для образования месторождений /Лихачев, 2004/. Его концентрирование может происходить в два последовательных этапа: при ударе космического тела о земную поверхность и при падении (возврате) выброшенного взрывом импактного расплава. В обоих случаях тяжелые рудные частицы как бы выбиваются из менее плотного силикатного окружения и скапливаются на фронте падающих масс. При этом в момент первого удара происходит инъекция (впрыскивание) силикатного расплава и рудного вещества в основание мишени с образованием офсетных руд. А во время второго удара рудное вещество концентрируется на границе импактного расплава с вмещающей средой, где образуются руды типа Субслоя в Садбери.

Декомпрессия при выбросе резко снижает температуру импактного расплава и обуславливает его быструю кристаллизацию с образованием сравнительно кислых слабодифференцированных мелкозернистых (в преобладающей массе <1,5 мм), по существу закаленных, массивов типа Садбери (размер зерен пород Садбери соответствует размеру породообразующих минералов контактового габбро-долерита норильских рудоносных интрузий). При этом малоэффективно (практически невозможно) гравитационное осаждение сульфидов.

Суммируя представления об образовании промышленно рудоносных интрузивов необходимо отметить, что каждая из рассмотренных моделей имеет свои положительные стороны и те или иные недостатки. Однако новые изотопно-геохимические данные по изотопной систематике благородных газов гелия и аргона, полученные в процессе работы над проектом комплекса общегеологических и петролого-геохимических методов исследования, позволяют считать, что образование норильских интрузивов и месторождений является результатом длительной эволюции в процессе мантийно-корового взаимодействия с доминированием флюидов корового вещества.

Из рассмотрения приведенного и далеко неполного списка видно, что существует множество моделей формирования богатейших рудных месторождений Норильского района. Эти модели, нередко взаимно противоречивые, основаны на одних и тех же геологических данных, по-видимому, дающих возможность применения различных схем интерпретации. В такой ситуации настоятельно необходимо проведение таких видов исследований, которые не допускают альтернативных истолкований результатов или, по крайней мере, минимизирует число возможных вариантов. Именно поэтому в настоящей работе основное внимание уделено изучению изотопного состава благородных газов. В арсенале геохимии изотопов гелия и аргона имеются непреложные изотопные критерии, позволяющие однозначно выделять разные генетические компоненты - мантийные, коровые, атмосферные.

На протяжении всей истории открытия и изучения Норильского рудного района велся непрерывный поиск надежных критериев и признаков прогноза месторождений цветных и благородных металлов, связанных с ультрамафит-мафитовыми интрузивами. Многолетние системные работы по изучению интрузивных образований Норильской провинции позволили уточнить известные и выявить дополнительные критерии, позволяющие оценить перспективы выявления рудоносных интрузивов.