Н. П. Сафина 

Институт минералогии УрО РАН, г. Миасс

safina@ilmeny.ac.ru

 

(научный руководитель В. В. Масленников)

 

Задачей данной работы является оценка влияния литологических факторов (мощность слоев, крупность обломков, соотношение рудных компонентов и примесь фонового нерудного материала) на характер преобразования рудокластических отложений в условиях окислительного и восстановительного диагенеза. Исследовался материал из коллекции В. В. Масленникова и автора, отобранный при полевых работах в карьерах слабометаморфизованных сульфидных месторождений (Яман-Касы, Южный Урал; Сафьяновское, Средний Урал).

Методы исследований включали литологический анализ колонок из выклинок рудных залежей, подсчеты минералов и их срастаний в вертикальном разрезе сульфидных прослоев, валовый атомно-абсорбционный и пробирный (Au, Ag) анализы. Аналитические исследования выполнены в химической лаборатории ИМин УрО РАН и Медногорского комбината.

Рудокластические отложения месторождения Яман-Касы обнаружены на южной выклинке сульфидной залежи в виде горизонта мощностью 4 м.Детальные исследования литологического состава рудокластической толщи показали, что она состоит из сульфидных прослоев, разной мощности (0.5–40 см) и гранулометрического состава. Прослои сложены смесью рудного вещества с фоновымгиалокластогенным и апосульфидным гематит-кварцевым материалом. Изучаемые сульфидные прослои обладают асимметричным внутренним строением, заключающимся в возрастании количества рудокластов и увеличении их размера по направлению кровля–подошва.

Наибольшей мощностью (до 40 см) обладают грубообломочные сульфидные прослои, расположенные в центральной части рудокластического горизонта [1, 3]. В их основании залегают рудные брекчии, которые сменяются к верху песчаными и алевритовыми сульфидными разностями, а затем – нерудным материалом с незначительной примесью сульфидов. В подошве таких сульфидных прослоев обломки пиритового и халькопиритового состава сцементированы мелкозернистым сфалерит-пирит-халькопиритовым агрегатом. К кровле нарастает роль диагенетических сегрегаций халькопирит-марказитового и халькопирит-пиритового состава. Содержания меди и цинка максимальны в нижней части сульфидного прослоя (7.65 и 3.85 мас. %, соответственно). По направлению к кровле значительно уменьшаются значения цинка (до 0.19 мас. %) при высоком содержании меди (6.38 мас. %), золота (10.2 г/т) и серебра (83.1 г/т).

В нижней и верхней частях рудокластического горизонта присутствуют мелкообломочные сульфидные прослои [1, 3]. Они представлены массивными и ритмично-слоистыми песчаниками мощностью 5–20 см. Массивные песчаники характеризуются высокими содержаниями сульфидного материала (до 90 %). В ритмично-слоистых песчаниках возрастает количество нерудного материала (до 70–80 %), отмечается появление диагенетических новообразований (сегрегаций халькопирит-пиритового и халькопирит-марказитового состава, редко – сфалерита). Отношение пирита к халькопириту в песчанистых ритмично-слоистых прослоях изменяется по направлению к кровле от 1:10 до 1:5. В том же направлении возрастает роль диагенетически преобразованных рудокластов. В массивных песчаных разностях отношение пирит:халькопирит по направлению подошва–кровля изменяется незначительно. Максимальные содержания Cu, Zn, Pb, Au, Ag приходятся на подошву массивных и ритмично-слоистыхсульфидныхпесчаников.

В слоях с алевритовой размерностью частиц (мощность 0.5–3 см) преобладают диагенетические минералы (халькопирит, сфалерит, пирит, хлорит, гематит, кварц и барит). В вертикальном разрезе отдельного прослоя сульфидные обособления распределяются следующим образом: диагенетические сегрегации и минералы (см. выше) сосредоточены в подошве, а к кровле рудных слоев увеличивается количество нерудного кварц-гематитового материала (до 80 %) с редкой вкрапленностью пиритовых рудокластов и скелетных форм халькопирит-пирит-марказитовых сегрегаций. Отношение пирита к халькопириту, по направлению подошва–кровля, изменяется от 1:4 до 3:1. Высокие содержания меди (5.39 мас. %) сосредоточены в подошве сульфидных прослоев, а золото и серебро – в кровле.

Таким образом, степень диагенетического преобразования сульфидных прослоев находится в обратно-пропорциональной зависимости от крупности слагающих их фрагментов. Количественная оценка гидротермальных и диагенетических минеральных индивидов в различных литологических типах прослоев показывают увеличение количества диагенетических разностейвряду брекчии–песчаники–алевриты (5.0–33.1–51.7 %) Отношение гидротермальных компонентов к диагенетическим (Г/Д) уменьшается в том же направлении (7.8–3.4–0.1).

В песчаных и ритмично-слоистых сульфидных прослоях обнаруживается отчетливая прямая зависимость между количеством меди и содержанием в них диагенетических халькопирит-пирит-марказитовых обособлений. Для цинка установлена обратная взаимосвязь, что подтверждено микроскопическими наблюдениями. В прослоях с высоким содержанием цинка (до 11.05 мас. %) отмечается преобладание обломков гидротермально-инкрустационных, колломорфных сфалеритовых агрегатов и увеличение отношения Г/Д. С увеличением содержания меди в рудокластических прослоях отношение Г/Д уменьшается. Таким образом, тонкослоистые руды Яман-Касинского месторождения отличаются возрастанием содержания элементов, сопутствующих халькопириту (Cu, As, S, Bi, Sb, Ni, Co) и уменьшением количества элементов “полиметаллического” профиля (Zn, Pb, Cd, Ba, Au, Ag)в направлении брекчии–песчаники–алевриты.

Рудокластические отложения Сафьяновского месторождения располагаются на южной выклинке рудной залежи, имеющей “пальцеобразную” форму [2]. Выходы слоистых руд наблюдаются в виде смятых пропластков мощностью 10–30 см. Мощность рудокластических прослоев изменяется от 0.1 до 10 см. По крупности слагающих сульфидных компонентов выделены брекчии, песчаники и ритмично-построенные алевро-песчаные отложения. Последние представляют собой переслаивание рудных и нерудных слойков мощностью 0.1–2 см, содержащих органическое вещество и имеющих почти черную окраску. Алевро-песчаные разности характеризуются увеличением содержаний цинка (до 2.01 мас. %), с уменьшением их содержаний в проксимальных и массивных сульфидных разностях (0.12 и 0.09 мас. %, соответственно). Максимальные содержания диагенетических микрокомпонентов, представленных фрамбоидальным пиритом, его конкрециями и гипидиоморфнозернистым сфалеритом, приходятся на верхнюю часть тонкослоистых разностей. В этой же части сульфидных прослоев зафиксированы минимальные значения отношений Г/Д и Сu/Zn. В ряду ритмиты–песчаники–брекчии отношение Cu/Zn изменяется 0.16–23.9–32.56. С увеличением содержания Zn в рудокластических прослоях Сафьяновского месторождения увеличивается количество Pb, Fe, As, Co, Ni, Bi.

Таким образом, судя по геохимическим данным и микроскопическим наблюдениям, выделенные гранулометрические разности различаются по содержанию основных химических элементов и набору сульфидных компонентов. Установлено, что химический и минеральный состав сульфидных отложений от рудных брекчий до алевритовых сульфидных разностей испытывает значительную дифференциацию. Это заключается в увеличении роли Cu (халькопирита) в рудокластических прослоях месторождения Яман-Касы и Zn (сфалерита) на Сафьяновском месторождении. Минералогические особенности рудокластических отложений объясняются кислотно-основными особенностями примесных нерудных компонентов [3].

Геохимические особенности диагенетических обособлений из рудокластических прослоев месторождения Яман-Касы были изучены методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ISP-MS). Установлено, что диагенетические разновидности халькопирита содержат аномальные концентрации Co (до 652 г/т), Ni (до 169 г/т), Ag (до 272 г/т), Bi (до 922 г/т), Mn (до 713 г/т) [4].

Диагенетические дисульфиды Fe из рудокластических отложений Сафьяновскогоместорождения содержат повышенные концентрации Ni, Co, Bi достигающие 89,4; 349,8; 49,3 г/т, соответственно Обращает на себя внимание концентрирование Ag, As, что обусловлено микровключениями блеклых руд и сульфосолей Ag.

С помощью геохимического модуля Ag/Te, разработанного для отражения степени зрелости сульфидных прослоев [3], установлено, что с нарастанием степени диагенетической зрелости рудокластитов его значение возрастает. Для исследованных месторождений максимальные значения геохимического модуля автором зафиксированы в тонкообломочных прослоях, характеризующихся минимальной мощностью и максимальными содержаниями диагенетических микрокомпонентов. Прямая корреляционная связь установлена между показателем окисленности сульфидных прослоев (Ag/Te) и содержанием в них меди (Яман-Касы) и цинка (Сафьяновское).

Использование соотношений между содержанием основных химических и минеральных компонентов (на примере двух месторождений) позволяют проследить направленность диагенетических преобразований. Значительная дифференциация химических элементов происходит при формировании дистальных тонкообломочных отложений, как в окислительной, так и в восстановительной обстановке. Главными причинами диагенетической эволюции химических элементов, микрокомпонентов в сульфидных прослоях, являются литологические факторы.

Автор благодарит научного руководителя В. В. Масленникова, профессора В. В Зайкова, м.н.с. И. Ю. Мелекесцеву (ИМин УрО РАН) за ценные советы, полученные при выполнении работы. Исследования выполнены при финансовой поддержке программы приоритетных фундаментальных исследований Президиума РАН “Мировой Океан” (проект № 14).

 

Литература