Медноколчеданное месторождение Яман-Касы уральского типа находится в Оренбургской области недалеко от г. Медногорск. Его формирование происходило в силуре на окраине Уральского палеоокеана. В ходе эксплуатации месторождения был пройден карьер, отработка которого закончились в 2004 г. Руды месторождения отличаются от руд других месторождений этого же типа большим количеством мелкозернистых, коломорфных и биоморфных разностей [3]. Средний химический состав руд (%): Cu (2.56), Zn (5.56), S 45.06, BaSO₄ 1.02, TiO₂ 0.01, Al₂O₃ 0.38, CaO 0.08, Mg 0.01, Na₂O+K₂O 0.03 [2]. Руды месторождения отличались крайней неустойчивостью и быстро окислялись даже в лабораторных условиях [4].

В настоящее время рядом с карьером находится «двухэтажный» отвал, который представляет собой скопление неоднородных по размеру и составу образований. Среди них распространены светлые вскрышные песчано-глинистые породы, темные, до черных базальты, белые пирит-серицит-кварцевые метасоматиты, сульфидные рудные обломки. Наиболее подвержены разрушению сульфидсодержащие породы. У подножия отвала распространены небольшие холмики кварц-пиритовых песков на месте дезинтегрированных руд и метасоматитов. По периметру отвала находятся лужи, из-под отвала выбегают небольшие ручьи, по берегам которых в сухую погоду растут корки сульфатов, являющихся источником растворимых форм потенциально токсичных элементов – меди, цинка, кадмия и др.

Материал для исследований отобран автором и Е. В. Белогуб во время полевых работ 2005 г. Были отобраны в своем роде уникальные образцы: сульфаты, образованные после продолжительной засухи, сразу после дождя и сохранившиеся после дождя под негабаритными обломками. Также изучено 5 проб воды.

Видовой состав 12 корок водорастворимых сульфатов установлен рентгенографически (дифрактометр ДРОН-2.0, Fe_кα-излучение (аналитики Т. М. Рябухина, П. В. Хворов). Содержания Fe, Zn, Cu, Ni, Co, Cd, Mn, Mg и Al в сульфатных корочках были определены методом атомной абсорбции на спектрофотометре «Perkin-Elmer-3100» из навески 0.1 г, предварительно растворенной в дистиллированной воде; аналитики Л. Г. Удачина, М. Н. Маляренок. Формулы минералов рассчитывались, исходя из установленного рентгенографически минерального состава и известного характера изоморфизма [5]. Ввиду широкого изоморфизма, полученные формулы – условны. Тем не менее их расчет подтвердился исследованиями на СЭМ LEO с приставкой Link-Oxford, аналитик А. Т.Титов (Институт геологии и минералогии СО РАН, г. Новосибирск).

Подотвальные лужи имеют неприятный запах, желтоватый цвет, рН 2.50–2.70 и характеризуются различной минерализацией. Так, содержание SO₄^2- колеблется от 17280 до 27900 мг/л, Fe – от 2140 до 3260 мг/л, Zn – от 1420 до 2350 мг/л и т. д. Электронный потенциал среды во всех пробах сходен – Eh от 446 до 650. Исключением является только один объект, пробы воды из которого взяты до и после дождя. Он имеет рН того же уровня, что и другие (2.64 и 2.66 соответственно), но меньшее на порядок содержание SO₄^2- – 1765 и 1952 мг/л, Fe – 256 и 268 мг/л, Zn – 134 и 133 мг/л. Дождь мало изменил состав вод в наблюдаемой точке, но, в целом, замечена слабая тенденция к увеличению минерализации, электронного потенциала и основности раствора.

В проточной воде рН составляте 3.20, содержание SO₄^2- – 11094 мг/л, но содержание металлов намного меньше (Fe – 30.2 мг/л, Zn – 970 мг/л).

Таким образом, в подотвальных лужах и ручьях преобладают кислые, высокоминерализованные сульфатные растворы. Дождь незначительно влияет на состав подотвальных луж, при испарении которых происходит только концентрация растворов.

Сульфатные минералы растут на различной подложке. На песчано-глинистом субстрате растут сульфаты в форме корок, сферолитовых и округлых почковидных выделений. На рудных обломках – те же, что и на песчано-глинистом субстрате, а также порошковатые и одиночные игольчатые кристаллы. На базальтовых обломках встречены единичные тонко-порошковатые выцветы. Колломорфные копиапитовые корки после дождя частично сохраняют шаровидную форму, но чаще расплываются, становятся пастообразными и «текут».

По составу сульфатные корки можно разделить на 3 группы: глиноземисто-магнезиально-цинковые, медно-железо-цинковые и переходные (рис.). Катионный состав сульфатов зависит, в основном, от состава матрикса. Преимущественно железистые сульфаты группы копиапита тяготеют к обломкам метасоматитов и при высыхании преобразуются в смесь ремерита и галотрихита. Медно-железо-цинковые сульфаты, представленные смесью минералов групп халькантита, госларита, гексагидрита, кизерита, розенита, встречаются около рудных обломков и по берегам луж. Сульфаты алюминия образуются в срастании с медно-железо-цинковыми на песчано-глинистом субстрате по берегам подотвальных мочажин. Алуноген найден под базальтовым негабаритным обломком.

Наблюдаемые в составе сульфатных выцветов минералы демонстрируют различное содержание кристаллизационной воды. Наиболее устойчивыми к дегидратации оказываются халькантит и минералы группы пиккеренгита. Обращает на себя внимание, что в ассоциации с сидеротилом-халькантитом наблюдаются сульфаты с преобладанием цинка, а в присутствии глиноземистых сульфатов группы пиккерингита фиксируются цинково-магнезиальные сульфаты (табл.). Особенности химизма растворимых сульфатов обусловлены соотношением сульфидного (Cu, Zn, Fe) и «породного» (Al, Mg) компонентов в растворе.

 

Таблица

Ассоциирующие сульфаты из отвалов месторождения Яман-Касы

 

 

Работа выполнена при финансовой поддержке интеграционного проекта Уральского и Сибирского отделений РАН.

Автор выражает благодарность за помощь в подготовке работы Е. В. Белогуб, Г. Ф. Лонщаковой, Т. М. Рябухиной, М. Н. Маляренок А. Т. Титову, П. В. Хворову, В. Н. Удачину и Л. Г. Удачиной.

 

1.            Емлин Э. Ф. Техногенез колчеданных месторождений Урала. Свердловск: Изд-во Урал. Ун-та, 1991. 256 с.

2.            Зайков В. В., Масленников В. В., Новоселов К. А., Тесалина С. Г., Белогуб Е. В., Коровко А. В., Татарко Н. И., Пирожок П. И., Чадченко А. В., Херрингтон Р., Литтл К. Материалы к путеводителю по колчеданным месторождениям Южного Урала. Миасс: ИМин УрО РАН, 1998. 81 с.

3.            Масленников В. В. Седиментогенез, гальмиролиз и экология колчеданоносных палеогидротермальных полей (на примере Южного Урала). Миасс: Геотур, 1999. 348 с.

4.            Седова А. П. Продукты изменения биоморфных руд месторождения Яман-Касы (Южный Урал) при хранении в лабораторных условиях // Металлогения древних и современных океанов-99. Рудоносность гидротермальных систем. Миасс: ИМин УрО РАН, 1999. С. 231–235.

5.            Sulfate minerals: crystallography, geochemistry and environmental significance / eds. Alpers C. N. et al. Reviews in mineralogy and geochemistry, 2000. V. 40. 608 p.

 

Рис. Состав техногенных сульфатов месторождения Яман-Касы в системе Al–(Fe+Cu+Mn)–(Mg+Zn).