Н. П. Сафина

Институт минералогии УрО РАН, г. Миасс

 

(научный руководитель В. В. Масленников)

 

На многих уральских медноколчеданных месторождениях присутствуют отложения рудокластической фации, которые, преимущественно, располагаются на выклинках сульфидных залежей [2, 4]. В последнее время установлено, что рудокластические отложения подвергаются диагенетическим преобразованиям и превращаются в прослои, сложенные кристаллами, конкрециями, фрамбоидами или сегрегациями сульфидов [3]. Отличить их от гидротермально-метасоматических, гидротермально-осадочных и региональных осадочно-диагенетических прослоев бывает очень трудно. Поэтому назрела необходимость стадиального анализа рудокластитов для оценки влияния процессов диагенеза на минералогическую зональность сульфидных прослоев. Объектом исследований выбраны песчанистые сульфидные отложения неметаморфизованного месторождения Яман-Касы [1].

Рудокластические сульфидные отложения месторождения Яман-Касы обнаружены на южной выклинке залежи на расстоянии 150 м от центра материнской постройки [1, 2, 3, 4]. Пластовая залежь мощностью 4 м представляет собой переслаивание асимметричных рудных слоев. Мощность слоев колеблется от 0.2 до 60 см. Их асимметрия выражается в постепенном возрастании размеров сульфидных обособлений от подошвы к кровле каждого прослоя, обычно от 0.01 до 0.5 см. В грубозернистой центральной части горизонта размеры рудокластов достигают 10 см. Главную роль в минеральном составе слоистых руд месторождения Яман-Касы играют пирит, марказит, сфалерит и халькопирит.

Для решения поставленной задачи была проведена типизация микрокомпонентов в пределах сульфидных прослоев с помощью поляризационного микроскопа Olympus BX 51 c цифровой фотокамерой.

Формы выделения сульфидов многообразны. Они имеют характер обломочных, кристаллических, агрегатных, гелевидных и других видов сегрегаций, изолированных друг от друга в нерудном цементе. Они никогда не образуют сплошной ткани, а концентрируются в виде различных по внутреннему строению выделений.

Обособления дисульфидов железа представлены несколькими структурно-минеральными типами. Максимальной распространенностью характеризуются рудокластовые, поликристаллические, ангедральные разновидности пирита, радиально-лучистые конкреции марказита. Отмечается большое количество фрагментированных полосчатых и концентрически-зональных колломорфных выделений пирита. К другим количественно-подчиненным формам пирита в рудных слоях относятся кристаллы, фрамбоиды, сажистый и апоангидритовый шестоватый пирит.

Рудокластовые формы пирита встречаются в виде корродированных и угловатых выделений. Результаты электролитического травления показывают, что они представляют собой фрагменты монокристаллов, так как зоны роста срезаются внешними ограничениями зерен. Зародышные кристаллики внутри обломков пирита обычно расположены эксцентрично относительно центра зерна.

Отдельные правильные кристаллы представляют собой монокристаллы с отчетливыми зонами роста. Встречаются кристаллы пирита, отнесенные к продуктам диагенетических преобразований, в которых отсутствуют зоны роста, но присутствуют мельчайшие включения нерудного минерала. По периферии такие диагенетические кристаллы пирита окружены каймой марказита. Выделения сажистого пирита представлены трещиноватыми обломками, причем в трещинах наблюдаются новообразования пирита в виде тонких жилок, либо идиоморфные его кристаллы. Фрамбоиды пирита распространены в виде рассеянной вкрапленности и в форме скоплений. Следует отметить, что фрамбоиды пирита концентрируются в наиболее тонкозернистых верхних зонах асимметричных рудных слоев.

Взаимоотношение пиритовых рудокластов, кристаллов с сажистым пиритом, а также с фрамбоидальными его формами характеризуются, как правило, независимым друг от друга распространением. Только для марказита и пирита в изучаемых прослоях отмечается тесная взаимосвязь. Они образуют колломорфно-зональные обособления, где фрамбоиды пирита служат центрами, вокруг которых нарастают концентрически-зональные образования марказита. Также в рассматриваемых рудах развиты мелкокристаллические типы срастаний пирита и марказита. Внутреннее строение марказитовых обособлений представляет собой агрегирование разноориентированных табличек в радиально-лучистые конкреции.

В распределении различных типов дисульфидов железа в рудных прослоях наблюдается следующая закономерность. Таблитчатый марказит развит в компактных слойках с высоким содержанием пирита. В этих же слойках широко развиты его фрамбоидальные формы. В то же время, идиоморфные кристаллы и зональные почковидные выделения пирита имеют здесь подчиненное значение. В менее песчанистых сульфидных слойках отсутствуют два последних типа выделений пирита. Роль марказита здесь подчиненная.

Выделения сфалерита, подобно дисульфидам железа, представлены изолированными обособлениями, равномерно распределенными в рудных слоях. По форме и внутренней структуре следует отметить четыре типа выделений сфалерита: колломорфно-зональный, зональный, прозрачный бесцветный (клейофан) и зернистые агрегаты.

Колломорфно-зональный и зональный сфалериты содержат тонкую эмульсионную вкрапленность халькопирита и играют главную роль в изучаемых песчанистых прослоях. Они образуют колломорфные и почковидные выделения. Для внутренней структуры характерно наличие разноориентированных полисинтетически сдвойникованных зерен и правильных зональных кристаллов. Отмечено обрастание вышеперечисленных сфалерит-халькопиритовых обособлений более поздним прозрачным сфалеритом (клейофаном), что придает зерну кристаллические очертания. Внутреннее строение таких сфалеритовых обрастаний, выявляемое травлением в парах царской водки, двойниковое. Довольно часто прозрачный сфалерит находится в трещинках, пересекающих зональные зерна этого же минерала или, редко, других минералов. В верхней части рудокластической пачки отмечено наличие выделений сфалерита неправильной формы, размером от 0.5 до 10 мм, не содержащих видимых халькопиритовых включений, но рассекаемых более поздним халькопиритом. Центральная часть таких агрегатов состоит из зерен, тесно примыкающих к друг другу, размер которых достигает 50 мкм. Причем эти зерна различны по содержанию железа и меди: так, в одном примесь железа отсутствует, содержание меди достигает 0.22 мас. %, в другом содержание железа 4.96 мас. %, меди – 3.3 мас. %. Наружная часть таких обособлений представляет кайму, состоящую из сдвойникованных зон. Таким образом, в большинстве случаев обособления сфалерита обнаруживают неоднородное внутреннее строение.

Форма выделений халькопирита разнообразна: преимущественно он выступает в качестве псевдоморфно развивающегося минерала по пириту и марказиту. Меньшим распространением пользуются рудокласты халькопирита, реликты изокубанита, друзовые обломки палеогидротермальных труб. Особенно активно халькопирит замещает марказитовые обособления. Внутреннее строение псевдоморфных форм халькопирита, выявляемое травлением в парах царской водки, обнаруживает ямчатое строение. Довольно часто в протравленных псевдоморфных халькопиритовых обособлениях можно обнаружить реликты изокубанита с характерными для последнего решетчатой внутренней структурой и кристаллическими формами. Рудокласты халькопиритового состава подвержены интенсивному замещению нерудным веществом, лишь иногда в ксеноморфных обособлениях халькопирита можно заметить сохранившиеся кристаллические очертания. В таких мономинеральных обособлениях халькопирита указанным методом травления выявляется тонкозернистая гранобластическая структура. На фоне более мелкообломочной сульфидной массы встречаются сравнительно крупные обломки друзового халькопирита (до 0.5 мм) с шестоватым внутренним строением.

Таким образом, песчанистые слои, выделенные в пределах рудокластического горизонта, выполнены различными по внутреннему строению и форме минеральными обособлениями. Эти различия можно объяснить эволюцией главных минералов (рудокластитов) по мере возрастания степени диагенеза.

Так, в непреобразованных прослоях сульфидных песчаников хорошо сохранились апоангидритовые и сажистые разновидности пирита, гидротермально-осадочные корки, колломорфные, фрамбоидальные структуры, в которых обнаружены фрагменты мелких трубчатых червей. Также в пользу меньшей подверженности процессам диагенетической переработки рудокластических прослоев свидетельствует присутствие тонких взаимных прорастаний сульфидов. Отметим, что рудокласты пирита, его поликристаллические и ангедральные формы проявляют большую устойчивость к процессам диагенеза.

Гидротермальные рудокласты сфалерита содержат эмульсионную вкрапленность халькопирита. По мере нарастания степени диагенеза они преобразуются в сегрегации сфалерита, состоящие из ангедральных полисинтетических двойников, и обрастают каймой безжелезистого клейофана. Также отмечается очищение сфалерита от примесей железа и меди с увеличением степени диагенеза. Увеличение количества халькопирит-марказитовых и халькопирит-пиритовых сегрегаций свидетельствует о большей активности халькопирита с нарастанием степени диагенеза. Кристаллические формы халькопирита просматриваются в виде реликтов в псевдоморфном ямчатом халькопирите. Еще одним важным признаком диагенетических изменений рудокластитов являются их коррозионные ограничения.

Таким образом, на примере стадиального анализа слоистых руд неметаморфизованного месторождения Яман-Касы установлена смена типичных форм основных минералов при диагенезе рудокластов. Изучение типохимических особенностей сульфидных минералов позволяет установить тенденции минералогической и геохимической эволюции на разных стадиях литогенеза.

Автор благодарит В. В. Масленникова за консультации, В. А. Котлярова и М. Н. Маляренок за проведение аналитических исследований. Исследования выполнены при поддержке РФФИ (проект № 02-05-64821) и программы поддержки молодых ученых Уральского отделения РАН.