РЕФЕРАТ

УДК 549.76+924.9
 Зональность распределения техногенных сульфатов на Блявинском колчеданном месторождении (Ю. Урал) Блинов И.А., Белогуб Е.В. // Металлогения древних и современных океанов – 2008. Рудоносные комплексы и рудные  фации. Миасс: УрО РАН.

Показан характер распределения техногенных сульфатов в зависимости от удаления от питающего раствора в реальных условиях стенок Блявинского карьера, сложенных сульфидсодержащими метасоматитами. В разбавленных сульфатных растворах сульфаты меди образуются дальше, а сульфаты железа ближе к источнику раствора. В концентрированных растворах наблюдается обратная зональность.

Илл. 1. Табл. 2. Библ. 2.
 

 И. А. Блинов, Е. В. Белогуб

Южно-Уральский государственный университет,
филиал в г. Миассе
bel@mineralogy.ru
 
Зональность распределения техногенных сульфатов
на Блявинском колчеданном месторождении (Южный Урал)
 
Важным индикатором стадии окисления сульфидных руд являются техногенные водорастворимые сульфаты. Они кристаллизуются из поликатионных растворов на стенках карьеров, бермах, рудных останцах. Катионный состав растущих сульфатов связан с составом вод, растворимостью соответствующих сульфидов, различной подвижностью катионов в воде и другими факторами. Изучение сульфатов имеет значение для экологического прогноза поведения металлов и важно для проектирования извлечения металлов из рудничных вод.
Для выявления закономерностей распространения техногенных сульфатов авторы провели минералогическое картирование карьера Блявинского колчеданного месторождения. Добыча руды на месторождении была прекращена еще в конце 70-х гг., но вплоть до конца 80-х осуществлялось бактериальное окисление руд в шахте с последующим цементационным извлечением меди.
В настоящее время карьер частично затоплен. Стенки карьера в северной и северо-западной части сложены подрудными сульфидсодержащими кварц-серицито­в­ми метасоматитами, с юга и запада – слабо измененными базальтами. В конце 80-х гг. Э. Ф. Емлин [1991] отмечал реакцию воды карьерного озера рН = 2.8. В карьерном озере (см. статью В. Н.Удачина и др. в данном сборнике) наблюдается вертикальный градиент кислотности вод, при этом поверхностные воды озера характеризуются pH~ 3. Кислотность водотоков, вытекающих из базальтовой толщи, перекрывающей месторождение, не поднимается выше 4.5. Ручьи, вытекающие из-под сульфидсодержащих метасоматитов также имеют кислую реакцию (табл. 1), что связано с продолжающимся окислением метасоматитов.
 
Таблица 1
Химический состав карьерных вод
 
Компоненты
Номера проб
Карьерное
озеро
уч. 1
уч. 2
уч. 4
рН, ед. рН
2.92
2.80
2.56
< 2
Сульфаты SO42-, мг/л
5420
3130
6840
194500
Магний Mg2+, мг/л
261.3
287
488
6280
Железо общее Feобщ., мг/л
218.105
14.8
65.6
15600
Медь Cu2+, мг/л
101.050
91.7
124
3870
Цинк Zn2+, мг/л
99.845
6.2
48.3
1690
Кадмий Cd мг/л
1.114
0.028
0.75
27.8
Примечание. Анализы выполнены в ИМин УрО РАН, г. Миасс, аналитики М. Н. Маляренок, Г. Ф. Лонщакова, Л. Г. Удачина.
 
Сульфаты, описанные в статье, были отобраны в сентябре 2007 г. после засухи более 2 недель. Техногенные сульфаты в стенках карьера распространены повсеместно. На базальтах надрудной толщи обнаруживаются гипс и сульфаты магния – эпсомит, кизерит. Наибольшее разнообразие характерно для стенок карьера, сложенных сульфидсодержащими метасоматитами. Белые сульфатные агрегаты состоят из минералов гр. эпсомита, алуногена, новообразованного гипса, рентгенаморфных сульфатов, реже – галотрихита и мелантерита. Они характеризуются более низким содержанием Cu по сравнению с Zn и Fe (см. табл. 1). Голубые агрегаты образованы халькантитом, мелантеритом и пуатвенитом (ссомольнокитом) с примесью галотрихита и эпсомита. Они обогащены Cu и содержат меньше Fe и Zn (см. табл. 1). Реже встречаются желтоватые корочки с примесью гидроксидов железа. Ярко-желтый копиапит был встречен в промоине, рассекающей пиритовые метасоматиты. Минеральный состав сульфатов, по сравнению с определенным в 2004–2005 гг., не изменился.
Авторами закартированы 4 участка стенок карьера в пределах распространения подрудных метасоматитов. Участки 1–3 располагаются в восточной части карьера, 4 – на севере, 1 и 2 – среди коренных пород, два других – на конусах выноса. На всех участках сульфаты распределены зонально.
Участок 1 находится на коренных измененных (серицитизированных, сульфидизированных) дацитах и характеризуется следующей зональностью: белые корочки растут в непосредственной близости, а голубые – на некотором удалении от водотока. Микрорельеф и вмещающие породы вносят изменения в зональность. При пологих берегах водотока светлые сульфаты имеют большую площадную распространенность. В самом ручье наблюдаются белые сульфаты, растущие на сухих травинках (образец 90132-1д представлен гипсом и рентгеноаморфными растворимыми сульфатами Al). Вода в ручье содержит больше Cu, чем Fe, а эти сульфаты – наоборот (табл. 2). На удалении от водотока на нижнем выходе дацитов наблюдаются белые сульфаты.
 
Таблица 2
Состав сульфатных корочек (мас. %)
Образец
Метода анализа
Cu
Fe
Zn
Цвет
Минеральный состав
90132-1
а.а.а.
2.96
0.08
0.21
Голубой
Халькантит, мелантерит
90132-1д
РФА**
0.10
4.12
0.02
Белый
Гипс, рентгеноаморфные
сульфаты
90132-1д
РФА*
0.14
7.92
0.02
90132-1а
РФА**
4.68
1.66
0.11
Голубой
Мелантерит, эпсомит, алуноген, гипс
90132-1а
РФА*
5.17
1.83
0.11
90132-1а
а.а.а.
3.70
1.10
0.08
90132-1г
РФА**
0.66
1.76
1.56
Белый
Эпсомит, пуатвенит
90132-1г
РФА*
0.81
2.80
1.75
90132-2а
а.а.а.
0.96
0.25
0.22
Зеленый
Эпсомит, мелантерит
90132-2в
РФА*
2.37
4.57
0.07
Голубой
Эпсомит, мелантерит, галотрихит
90132-2в
РФА**
1.85
3.33
0.07
90132-3б
РФА*
2.99
2.34
0.14
Голубой
Пуатвенит, алуноген, галотрихит
90132-3б
РФА**
2.54
1.98
0.12
90132-3б
а.а.а.
1.80
0.57
0.07
90132-4а
РФА*
2.00
20.28
0.46
Голубой
Халькантит, алуноген, госларит
90132-4а
РФА**
1.67
14.94
0.42
90132-4а
а.а.а.
1.58
13.16
0.42

Примечания. РФА* – рентгенфлюоресцентный анализ, INNOV-X, режим горнорудный, РФА** – рентгенфлюоресцентный анализ, INNOV-X, режим почва, аналитик И. А. Блинов, а.а.а. – атомно-абсорбционный анализ, PERKIN-ELMER 3110 в пламени ацетилен-воздух, аналитик М. Н. Маляренок. Минеральный состав определен рентгеноструктурным методом, ДРОН –2.0 Cu-Кα излучение с монохроматором, УРС-2.0, Fe-излучение, аналитики Е. Д. Зенович, Т. М. Рябухина, П. В. Хворов. 

Участок 2. Исток ручейка расположен на коренных измененных дацитах, большая часть русла – в узкой промоине среди песчано-глинистых наносов и имеет сходную зональность с участком 1: светлые сульфаты растут ближе к водотоку (обр. 90132-2а, 2г), но из-за линейности промоины зональность более сжатая. Вверху над истоком водотока распространены голубые сульфаты (обр. 90132-2в, табл. 2). Вниз по водотоку сульфаты с отношением Cu к Fe ниже, чем в растворе, растут ближе к истоку, на удалении от истока – обогащенные Cu.
Участок 3 расположен на песчано-глинистом конусе выноса, во время наших работ не имел водотока, сульфатные корочки преимущественно голубого цвета распространены пятнами. В более влажный сезон конус выноса насыщен влагой, голубые корки мелантерит-бутита сопровождаются бесцветной прозрачной оторочкой из рентгеноаморфных сульфатов группы алуногена.
Участок 4 находится среди песчано-глинистых продуктов разрушения густо­вкрапленных пиритовых метасоматитов в северной части карьера, ниже этих отложений распространены ярко-желтые потеки копиапита, достигающих 10 м в длину при мощности до 5 см. Участок состоит из пяти высохших потоков. 1-й поток – белые прочные незональные пастовидные сульфаты, 2-й и 3-й потоки образованы белыми и голубыми сульфатами, причем ближе к истоку почковидные, дальше от истока кустистые. 4-й и 5-й потоки также состоят из белых и голубых сульфатов, но в отличие от 2 и 3 потоков все сульфаты здесь почковидные. Почковидные сульфаты представлены смесью мелантерита-бутита или сидеротила-халькантита и рентгеноаморфных сульфатов алюминия. Кустистые более прочные образования представлены продуктами их дегидратации и минералами группы пиккерингита (галотрихитом). Состоящие из белых и голубых сульфатов потоки имеют зональное строение: в центре располагаются голубые сульфаты, по бокам – светлые (рис.). Вода в этих потоках имеет очень высокую минерализацию (см. табл. 2).
Таким образом, вокруг временных водотоков, питающихся грунтовыми водами, протекающими по сульфидсодержащим кварц-серицитовым метасоматитам, на испарительном барьере кристаллизуются зональные корки сульфатов. У ручьев разбавленных сульфатных растворов ближе к водотоку образуется гипс, а также сульфаты обогащенные Fe, Zn и Mg. На некотором удалении от водотока сульфаты обогащены Cu. При удалении от водотока сульфаты дегидратируются. В водотоках концентрированных растворов наблюдается обратная зональность – медистые сульфаты образуются ближе к водотоку, а железистые, цинковые и магнезиальные дальше
от водотока. Зональность выпадения сульфатов определяется составом исходного раствора, растворимостью, а, при росте на пористой подложке, также относительной подвижностью катионов [Блинов, 2007].
Автор благодарен аналитикам Е. Д. Зенович, Т. М. Рябухиной, П. В. Хворову, М. Н. Маляренок, Г. Ф. Лонщаковой, Л. Г. Удачиной за помощь и консультации при проведении лабораторных исследований, В. Н. Удачину и П. Г. Аминову за предо­ставленные результаты анализов вод карьерного озера.
Работа поддержана РФФИ (07-05-00824) и интеграционным проектом СО–УрО РАН, Минобрнауки РФ (РНП 2.1.1.1840), ЮУрГУ и фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (программа «УМНИК»).
 
Литература
1.    Блинов И. А. Экспериментальное изучение минералообразования из техногенных растворов Блявинского колчеданного месторождения (Ю. Урал) // Металлогения древних и современных океанов–2007. Гидротермальные и гипергенные рудоносные системы. Миасс: ИМин УрО РАН, 2007. С. 112–115.
2.    Емлин Э. Ф. Техногенез колчеданных месторождений Урала. Свердловск: УГУ, 1991. 256 с.