1645 – Металлогения древних и современных океанов

РЕФЕРАТ

УДК 553.086
Амплиева Е. Е.
Состав борнита Талганского медно-цинково-колчеданного месторождения (Южный Урал)

Борнитсодержащие руды в ходе детальной разведки Талганского медно-цинково-колчеданного месторождения обнаружены на северо-восточных флангах 1 и 2 рудных тел, автором такие руды отмечены еще и на южном фланге 1 рудного тела. Встречается борнит в ассоциации с ранним халькопиритом, галенитом, сфалеритом и ранним пиритом. Преобладающая часть борнита сосредоточена в межзерновых промежутках раннего пирита в виде ксеноморфных выделений. Иногда борнит в виде узких каемок развивается по зонам роста колломорфных образований пирита. Автором впервые было проведено исследование состава борнита на сканирующем электронном микроскопе (аналитик к.г.-м.н. А.В. Мохов, ИГЕМ РАН). Обнаружено две разновидности борнита: Cu3FeS3 – развивается по зонам роста в агрегатах колломорфного пирита; Cu5FeS4 – образует срастания со сфалеритом, блеклой рудой, галенитом которые развиваются в межзерновых пространствах пирита II. В результате исследований не выявлено какой-либо неоднородности или зональности в составе отдельных зерен борнита. Сканирование в характеристических лучах показало равномерное распределение Cu, Fe и S.

Ил. 2, таб. 1, библ. 5.

Е. Е. Амплиева

Институт геологии рудных месторождений, петрографии,
минералогии и геохимии РАН, г. Москва

amplieva@igem.ru

Борнит Талганского медно-цинково-колчеданного месторождения
(Ю. Урал)

(научный руководитель Н. С. Бортников)

Талганское медноколчеданное месторождение, открытое в 1971 г. Ю. С. Емельяновым, Г. В. Петровым и В. М. Седовым, находится в Верхнеуральском районе Челябинской области в пределах Узельгинского рудного поля. Колчеданные линзы локализованы в верхней части кислой толщи базальт-андезибазальт-риодацитовой карамалыташской свиты (D₂ef-gv₁kr). Перекрывают месторождение известняки и известняковые брекчии базальт-андезит-дацитовой и вулканогенно-осадочной улутауской свиты (D₂gv₂ ul). Месторождение представлено 24 рудными телами, не выходящими на дневную поверхность. Минеральный состав руд следующий: основные рудообразующие минералы – пирит, халькопирит, сфалерит и блеклая руда; второстепенные – галенит, борнит, гематит. Редко встречаются: халькозин, марказит, арсенопирит, энаргит, тетрадимит, теллуровисмутит, колородаит, алтаит, гессит, самородное золото и серебро, штромейерит, анатаз, рутил. В единичных зернах присутствуют пирротин, халькопирротин, виттихерит, германит, петцит, монтбрейит, электрум, магнетит. В незначительных количествах в рудах встречаются теллуриды, представленные в основном тетрадимитом и теллуровисмутитом [Медноколчеданные…, 1988; Пшеничный, 1984].

Нерудные минералы: кварц, серицит, хлорит, барит, карбонат. Среди карбонатов установлены кальцит, кальцит с примесью Mn (MnО = 1.26–3.7 %), доломит и сидерит [Амплиева, 2007]. В незначительном количестве присутствуют пирофиллит, клиноцоизит, лейкоксен.

Настоящая статья посвящена характеристике борнита в 1 и 2 рудных телах. Борнит на месторождении развит незначительно. Борнитсодержащие руды в ходе детальной разведки были обнаружены только на северо-восточных флангах 1 и 2 рудных тел, автором такие руды обнаружены также на южном фланге 1 рудного тела. Борнит встречается в ассоциации с ранним халькопиритом, галенитом, сфалеритом и ранним пиритом.

Агрегаты борнита характеризуются мелкозернистой структурой. Преобладающая часть борнита в виде ксеноморфных выделений сосредоточена в межзерновых промежутках раннего пирита вплоть до формирования цемента. В колломорфных рудах борнит цементирует тонкодисперсный пирит и частично замещает отдельные фрамбоиды, иногда в виде узких каемок развивается по зонам роста колломорфных почек пирита. Крупные агрегаты борнита часто содержат многочисленные включения нерудных минералов, редкие округлые включения теннантита и сфалерита
(рис. 1), пламеневидные выделения халькопирита, реликты пирита, которые в некоторых случаях сохраняют грани кристаллов. Редко крупные агрегаты борнита катаклазированы. Галенит и борнит образуют взаимные ветвистые прорастания. Мелкие ксеноморфные включения борнита встречаются в крупных агрегатах сфалерита.

«Пламеневидные халькопириты» [Рамдор, 1962] в борните Талганского месторождения встречаются достаточно редко. Они очень похожи, а в отдельных случаях неотличимы от частиц распада. Это достаточно мощные, часто волнисто-изогнутые образования, распространяющиеся обычно от границ зерен и включений нерудных минералов. Иногда встречаются ближе к центру зерна, в таком случае они более тонкие и имеют менее волнистые границы. Ламелли распада халькопирита в борните имеют прямолинейные границы и обычно распространены во всем объеме зерен.

Согласно Г. Н. Пшеничному [1986], на колчеданных месторождениях Южного Урала встречается гипогенный борнит двух генетических типов: гидротермально-метасоматический и метаморфический. Первый тип распространен шире, для него характерна ассоциация (в порядке убывания объемного количества) с пиритом, халькопиритом, сфалеритом, галенитом, блеклой рудой и халькозином (дигенитом).
В рудах с борнитом этого типа присутствуют редкие минералы, такие как самородное золото, германит и др. Второй тип борнита встречается редко, значительные концентрации установлены только на Учалинском месторождении. Развивается борнит второго типа чаще всего с халькопиритом или в виде мономинеральный скоплений.

В рудах Талганского месторождения борнит цементирует пирит и образует близкие к одновременным срастания с блеклой рудой, сфалеритом и галенитом без признаков метаморфизма.

Теоретическая химическая формула борнита Cu₅FeS₄, природные борниты отклоняются от этой формулы даже в однородном материале, согласно данным различных исследований они содержат дополнительно Cu₃FeS₃иCu₂S, поэтому составы фаз ложатся между Cu₃FeS₃и Cu₉FeS₆. По-видимому, здесь имеют место нераспавшиеся высокотемпературные твердые растворы [Рамдор, 1962]. Фазовые равновесия в системе Cu-Fe-S определяются существованием трех широких областей твердых растворов: халькозин-дигенит-борнит, промежуточный твердый раствор и пирротиновый твердый раствор [Воган, Крейг, 1981].

Автором впервые было проведено исследование состава борнита на сканирующем электронном микроскопе Jeol с энергодисперсионной приставкой (аналитик А. В. Мохов, ИГЕМ РАН, таблица). В результате исследований не выявлено какой-либо неоднородности или зональности в составе отдельных зерен борнита – сканирование в характеристических лучах показало равномерное распределение Cu, Fe и S. Из примесей в пределах чувствительности метода зафиксировано серебро.

По химическому составу выявляются две разновидности борнита, соответствующие его морфологическим типам и различающиеся по соотношению меди, железа и по соотношению суммы катионов и серы (табл.). Первая (анализы 1–3) разновидность борнита развивается по зонам роста в агрегатах колломорфного пирита

Таблица

Химический состав борнита (мас. %)

№	№ образца	Cu	Fe	Ag	S	Сумма	Формула	å _кат
1	Тл(От)-2	58.2	14.4		27.6	100.2	Cu_4.25Fe_1.20S_4.00	5.45
2	-//-	55.1	15.6	0.8	29.3	100.8	Cu_3.79Ag_0.03Fe_1.22S_4.00	5.04
3	-//-	54.7	15.0	0.8	28.9	99.4	Cu_3.81Ag_0.03Fe_1.₁₉S_4.00	5.03
4	-//-	62.9	11.9		26.4	101.2	Cu_4.₈₀Fe_1.₀₃S_4.00	5.83
5	-//-	62.3	11.7		26.2	100.2	Cu_4.₇₉Fe_1.₀₂S_4.00	5.81
6	-//-	63. 5	11.8		26.1	101.4	Cu_4.₉₀Fe_1.₀₄S_4.00	5.94
7	-//-	61.5	12.3		26.7	100.5	Cu_4.64Fe_1.₀₆S_4.00	5.70
8	-//-	62.5	11.3		26.1	99.9	Cu_4.82Fe_0.99S_4.00	5.82
9	-//-	62.7	11.5		25.9	100.1	Cu_4.88Fe_1.₀₂S_4.00	5.89
10	-//-	62.0	11.3		25.7	99.0	Cu_4.86Fe_1.₀₁S_4.00	5.87
11	-//-	63.0	11.5		26.0	100.5	Cu_4.88Fe_1.₀₁S_4.00	5.89

Примечание. Порядковый номер соответствует номеру на рисунках. Формулы борнита рассчитаны на 4 атома серы.

(рис. 2) и характеризуется значительным дефицитом меди и избытком железа по сравнению со стехиометрической формулой, иногда содержит примесь серебра. Формулы, полученные для второй разновидности (анализы 4–11), цементирующей пирит и ассоциирующей с галенитом, сфалеритом и блеклой рудой, близки к стехиометрическим.

Отклонения от стехиометрических соотношений между катионами и серой в борните можно обосновать замещением схеме 2Cu⁺ = Cu²⁺ + ÿ с образованием вакансии. Реализация этой схемы свидетельствует о более окислительных условиях
образования борнита первого типа. С другой стороны, нельзя полностью исключать погрешность анализа из-за влияния вмещающей матрицы (пирита) – формулы, полученные для более тонких выделений пирита более дефицитны.

Литература

1. Амплиева Е. Е. Особенности состава карбонатов Талганского колчеданного месторождения (Южный Урал) // Металлогения древних и современных океанов–2007. Гидротермальные и гипергенные рудоносные системы. Миасс: ИМин УрО РАН. 2007. С. 172–176.

2. Медноколчеданные месторождения Урала: геологическое строение // Прокин В. А., Серавкин И. Б., Буслаев Ф. П. и др. Свердловск: УрО АН СССР, 1988. 241 с.

3. Пшеничный Г. Н. Гипогенный борнит и его минеральные парагенезисы в рудах колчеданных месторождений Южного Урала // Новые и малоизученные минералы и минеральные ассоциации Урала. Свердловск, 1986. С. 125–127.

4. Пшеничный Г. Н. Текстуры и структуры руд месторождений колчеданной формации южного Урала. М.: Наука, 1984. 208 с.

5. Рамдор П. Рудные минералы и их срастания. Москва: изд-во иностранной литературы, 1962. 1132 с.