РЕФЕРАТ

Паленова Е.Е. Минералогия друзовых окисленных цинковых руд месторождения Шаймерден (Казахстан)

Смитсонит-каламиновое месторождение Шаймерден отличается крупнейшими запасами цинка (более 1,26 млн. т) со средним содержанием 27,2 %. Однако изучено оно не полностью. В данной работе представлены сведения о минералогии нового типа руд этого месторождения – друзовых окисленных цинковых руд. Дано описание химического состава и зональности основных разновидностей минералов и агрегатов, а также приведена попытка сравнения минералогии руд Шаймердена с каламиновыми рудами юго-восточной Сардинии (месторождение Иглесиас).

Табл. 2., библ. 6.
 


 

Е. Е. Паленова
Южно-Уральский государственный университет,
Миасский филиал, г. Миасс
palen0va@rambler.ru
 
Минералогия друзовых окисленных цинковых руд
месторождения Шаймерден (Казахстан)
(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: каламинсмитсонитсфалеритглинистые минералыгидроалюмогематит, а также оксиды и гидроксиды железа и марганца и сидерит. Гораздо реже встречается галенит [Ивлев, 2007] и церуссит, а также кварцхалцедон 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 ZnCO3кальцит 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.
 
Минералы
Первичные руды
Подложка
Друзовые руды (генерации)
обломки
цемент
I
II
III
IV
V
сфалерит
 
 
 
 
 
 
 
галенит
 
 
 
 
 
 
кальцит
 
 
 
 
 
доломит
 
 
 
 
 
 
каламин
 
 
 
смитсонит-I
 
 
 
 
 
 
смитсонит-II
 
 
 
 
 
 
 
смитсонит-III
 
 
 
 
 
лимонит
 
 
 
 
 
 
окси-гидр.
Mn
 
 
 
 
 
 
 
 
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
Химический состав карбонатов друзовых руд
Карбонат
Анализ
Хим. состав (мас. %)
Формула
CaO
MnO
FeO
ZnO
Смитсо­нит-I
1549j – светл. уч.
1.67
4.13
0.00
58.82
(Zn0.89Mn0.07Ca0.04)1.00(CO3)
 
1549k – темн. уч.
11.78
40.66
0.00
9.18
(Mn0.64Ca0.23Zn0.13)1.00(CO3)
 
1549l – темн. уч.
16.38
41.41
0.00
3.76
(Mn0.63Ca0.32Zn0.05)1.00(CO3)
 
1549m – темн. уч.
17.01
40.34
0.00
4.64
(Mn0.61Ca0.33Zn0.06)1.00(CO3)
 
1550d – темн. уч.
10.99
40.70
0.04
9.72
(Mn0.65Ca0.22Zn0.13)1.00(CO3)
 
1550e – светл. уч.
1.70
3.56
3.48
55.49
(Zn0.84Mn0.06Fe0.06Ca0.04)1.00(CO3)
 
1550f – темн. уч.
9.70
39.64
1.00
11.16
(Mn0.63Ca0.20Zn0.16Fe0.02)1.00(CO3)
 
1550g – светл. уч.
1.53
4.89
6.76
50.35
(Zn0.77Mn0.08Ca0.03Fe0.12)1.00(CO3)
 
1550h – светл. уч.
1.62
2.44
3.43
56.64
(Zn0.86Fe0.06Mn0.04Ca0.04)1.00(CO3)
 
1550i – светл. уч.
1.28
2.96
3.85
55.91
(Zn0.85Fe0.07Mn0.05Ca0.03)1.00(CO3)
Смитсо­нит-II
1549g – центр
1.32
8.54
0.00
53.89
(Zn0.82Mn0.15Ca0.03)1.00(CO3)
 
1549h – край
1.06
1.66
0.00
61.70
(Zn0.95Mn0.03Ca0.02)1.00(CO3)
 
1549i – край
1.20
4.51
0.00
58.57
(Zn0.89Mn0.08Ca0.03)1.00(CO3)
Смитсо­нит-III
1550a
1.13
3.68
12.62
48.18
(Zn0.70Fe0.22Mn0.06Ca0.02)1.00(CO3)
 
1550b
1.09
2.30
13.77
46.43
(Zn0.70Fe0.24Mn0.04Ca0.02)1.00(CO3)
 
1550c
1.22
1.18
6.54
54.97
(Zn0.84Fe0.11Ca0.03Mn0.02)1.00(CO3)
 
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).
Минералы
Первичные руды
Подложка
Друзовые руды (генерации)
обломки
цемент
I
II
сфалерит
 
 
 
 
галенит
 
 
 
пирит
 
 
 
 
кальцит
 
 
 
кварц
 
 
 
 
каламин
 
 
 
смитсонит
 
 
 
 
лимонит
 
 
 
оксигидр.
Mn
 
 
 
 
 
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).
 
Литература
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.

Boni M., Albert Gilg H., Aversa G., Balassone G.The «Calamine» of South-West Sardinia // Economic Geology, 2003. Vol. 98. № 4. P. 731–748.