(научный руководитель Е. В. Белогуб)

 

Несульфидные месторождения цинка в последнее время приобретают все боль­шую популярность, что связано с высокими содержаниями в них металла и сравнительно простой технологией извлечения цинка гидрометаллургическими методами. К месторождениям такого типа принадлежит уникальное смитсонит-каламиновое месторождение Шаймерден, расположенное в северо-западном Казахстане в пределах крупного Краснооктябрьского месторождения бокситов. Цинковое оруденение связано с верхнемеловыми континентальными отложениями, рудная залежь представляет собой глубокую карстовую воронку в известняках, первичные осадочные сульфидные руды на месторождении не выявлены [Ивлев, 2007].

Среди руд месторождения выделяют: по минеральному составу – каламиновые, смитсонитовые, сфалеритовые (с вторичным сфалеритом), а по физико-механическим свойствам – глинистые и каменистые разности. В состав типичных цинковых руд месторождения входят: каламин, смитсонит, сфалерит, глинистые минералы, гидроалюмогематит, а также оксиды и гидроксиды железа и марганца и сидерит. Гораздо реже встречается галенит [Ивлев, 2007] и церуссит, а также кварц, халцедон и барит [Boland et al., 2003].

В ходе эксплуатации месторождения был выявлен новый тип руд, представленный плотными каламин-смитсонитовыми агрегатами друзового строения. Ранее [Паленова, Белогуб, 2007] нами было показано, что в составе этого типа преобладают каламин (гемиморфит) Zn₄(Si₂O₇)(OH)₂·H₂O, смитсонит ZnCO₃, кальцит СаСО₃, в меньшей степени галенит PbS; в составе подложки широко распространен доломит CaMg(CO₃)₂, реже встречаются оксиды и гидроксиды Fe и Mn.

Наиболее ранним друзовым минералом является каламин, по отношению к которому карбонаты являются более поздними (рис. 1). Смитсонит представлен тремя морфологическими разновидностями: I – почковидные и скорлуповатые, иногда частично растворенные агрегаты; II – расщепленные ромбоэдрические кристаллы (встречаются наиболее часто); III – ромбоэдрические кристаллы с гладкими гранями (менее распространены, являются наиболее поздними образованиями). Кальцит также образует идиоморфные ромбоэдрические кристаллы с розоватым оттенком и расщепленные радиально-лучистые и тонкопластинчатые выделения молочно-белого цвета. Галенит и оксигидроксиды марганца встречаются в виде небольших присыпок на агрегатах друзовых минералов.

 

 

Рис. 1. Последовательность минералообразования руд месторождения Шаймерден.

 

Изучение химического состава карбонатов (СЭМ с EDAX РЭММА-202М, ИМин УрО РАН, аналитик В. А. Котляров) позволило установить различия в составе смитсонита (табл.).

В строении смитсонита-I во вторично-рассеянных электронах выделяются более светлые участки, представленные собственно смитсонитом с примесями Mn, Ca, редко Fe, и более темные – родохрозитовые, обогащенные Ca и Zn. В рыхлых агрегатах смитсонита-I области с различным химическим составом имеют очертания неправильной формы, преобладает собственно смитсонитовая фаза. Для плотных, частично растворенных разностей характерно параллельно-шестоватое расположение смитсонитовых и родохрозитовых участков, на контакте которых наблюдаются индукционные поверхности, соотношение между минеральными фазами примерно одинаково.

Таблица

 

Смитсонит-II характеризуется зональной неоднородностью состава – от центра к краю наблюдается снижение примеси марганца в смитсоните, что, вероятно, обусловливает расщепленность кристаллов этого типа, из-за большой разницы радиусов атомов Zn и Mn.

Гладкие ромбоэдры смитсонита-III могут быть как однородными по составу (карбонат Zn с существенной примесью Fe, а также Ca и Mn), так и зональными, причем примесь Mn увеличивается от центра к периферии, а Fe – уменьшается.

В смитсоните-I и кальцит-родохрозитовых корках наблюдаются каемки и тонкая вкрапленность мельчайших кристалликов галенита.

В нашем распоряжении была также коллекция образцов с классического месторождения окисленных цинковых руд Иглесиас района Каламина, расположенного в юго-восточной Сардинии. В отличие от Шаймердена, здесь первичные и окисленные руды не разделены в пространстве, в их составе, кроме сфалерита, распространены галенит и пирит. Вмещающие породы существенно карбонатные, глинистая составляющая незначительна. Окисленные цинковые руды представлены, в основном, каламином и смитсонитом [Bonietal., 2003]. Последовательность минералообразования руд этого месторождения, согласно нашим и литературным [Смирнов, 1955] данным соответствует «классической» – карбонат более ранний по отношению к силикату (рис. 2).

 

Рис. 2. Последовательность минералообразования руд месторождения Иглесиас.

 

Таким образом, окисленные друзовые руды месторождения Шаймерден характеризуются обратной последовательностью минералообразования (каламин – смитсонит), а также существенными вариациями в химическом составе карбонатов. Для смитсонита характерны высокие содержания марганца, ассоциация с родохрозитом и практическое отсутствие примеси железа. В литературе отмечены единичные факты существенного замещения в ряду смитсонит – родохрозит, а также вероятность полной изоморфной смесимости этих минералов [Дэна, Дэна, 1953]. Это подтверждает сделанные ранее выводы о многократном колебании локальных равновесий в растворах. Рыхлые выделения смитсонита-I содержат большое количество округлых, вытянутых и волосовидных обособлений предположительно бактериальной природы, что, вместе с данными об изотопии углерода в карбонатах Шаймердена [Белогуб и др., 2007], может служить доказательством гипотезы о высокой микробиальной активности при окислительных процессах на месторождении.

Автор выражает глубокую благодарность коллекционеру С. Епанчинцеву
(г. Челябинск) за предоставленные образцы, а также В. А. Котлярову за микрозондовый анализ образцов и научному руководителю Е. В. Белогуб. Работа поддержана грантами РФФИ (07-05-00824) и Минобразования РФ (РНП.2.1.1.1840).

 

1.    Белогуб Е. В., Садыков С. А., Новоселов К. А. Изотопный состав углерода карбонатов из зон окисления сульфидных месторождений Южного Урала // Материалы XVII симпозиума по геохимии изотопов им. академика А. П. Виноградова. Москва: Изд-во РАН, 2007 г. С. 46–47.

2.    Дэна Дж. Д., Дэна Э. С. Система минералогии. М.: Изд-во иностр. литературы. Т. II. 1953. 340 с.

3.    Ивлев А. И. Уникальное смитсонит-каламиновое месторождение Шаймерден в Валерьяновском синклинории Зауралья // Металлогения древних и современных океанов–2007. Гидротермальные и гипергенные рудоносные системы. Т. I. Миасс: ИМин УрО РАН, 2007. С. 198–204.

4.    Паленова Е. Е., Белогуб Е. В. Последовательность минералообразования друзовых окисленных цинковых руд месторождения Шаймерден // Уральская минералогическая школа–2007. «Под знаком марганца и железа». Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2007. С. 204–207.

5.    Смирнов С. С. Зона окисления сульфидных месторождений. М.: АН СССР, 1955. 332 с.

6.    Boland M. B., Kelly J. G., Schaffalitzky C.The Shaimerden Supergene Zinc Deposit, Kazakhstan: A Preliminary Examination // Economic Geology, 2003. Vol. 98. № 4. Р. 787–795.