Институт минералогии УрО РАН, г. Миасс

 

 

Цель работы – изучение поведения химических элементов при гипергенезе колчеданных руд. В основе исследований лежат данные полуколичественного спектрального анализа дубликатов бороздовых проб, отобранных в ходе эксплуатационной разведки Западно-Озерного месторождения золотоносных бурых железняков, отрабатывавшегося в 1998 г. Анализы выполнены в комплексной лаборатории Челябинской ГРЭ. Золото и серебро были проанализированы в химлаборатории ЗАО НПФ “Башкирская золотодобывающая компания” методом атомной адсорбции.

Зона окисления Западно-Озерного колчеданного месторождения изучалась в ходе разведочных работ на золотосодержащие бурые железняки [1, 4]. Идеализированный гипергенный профиль месторождения (снизу вверх) можно представить в виде следующей последовательности [5]:

Подвергшееся гипергенезу колчеданное рудное тело V залегает среди субвулканических андезито-дацитов в тектонически ослабленной зоне. Помимо главных минералов – пирита, халькопирита и сфалерита – в рудах Западно-Озерного колчеданного месторождения развиты блеклая руда, галенит, мельниковит-пирит, марказит, пирротин, арсенопирит и редкие минералы – гематит, борнит, халькозин, ковеллин, лимонит, самородное золото и серебро, германит. Нерудные минералы представлены кварцем, хлоритом, серицитом, кальцитом, баритом, плагиоклазом, пренитом, рутилом, лейкоксеном и амфиболом. По химическому составу руды характеризуются низкими содержаниями меди, золота и серебра и повышенным количеством селена и мышьяка [2]. Зона гипергенеза характеризуется сложной “чашеобразной” морфологией. Основание “чаши” стратифицировано и представлено снизу-вверх пиритовыми, кварцевыми, кварц-баритовыми с гипергенными сульфидами сыпучками подзоны выщелачивания, которые перекрываются зелеными сульфатизированными породами низов подзоны полного окисления. Железняки присутствуют как субгоризонтальное тело в основании “чаши” и образуют маломощные зоны в ее стенках. В плане зона ожелезнения в стенках представляет собой вытянутое согласно вулканической структуре разорванное кольцо. Золотое рудное тело с бортовым содержанием золота 1 г/т имеет сложную морфологию и, в общем, согласуется с морфологией зоны гипергенеза.

В подзоне полного окисления наблюдается снижение концентраций ведущих элементов первичных руд колчеданной залежи (меди и цинка). При этом наблюдается значительная дисперсия содержаний: содержания меди варьируют от 7´ 10^-3 до 200´ 10^-3 %, цинка – от 5´ 10^-3 до 1000´ 10^-3 %. Анализ распределения их в вертикальном профиле не позволяет выделить зоны обогащения. Содержания бария, как и следовало ожидать, относительно повышены в нижней части зоны окисления, но в сравнении с первичными рудами обогащения не отмечается (рис. 1).

Примесные элементы руд (свинец, мышьяк, сурьма, кадмий, висмут, олово) ведут себя по-разному. В нижней части подзоны полного окисления несколько повышены содержания свинца, мышьяка, сурьмы, висмута, ртути, олова. При этом наблюдается значительное обогащение относительно первичных руд ртутью, мышьяком и сурьмой, а также свинцом. Содержания ртути в единичных пробах превышают 100´ 10^-3 %, сурьмы – до 300´ 10^-3 %. Содержания свинца характеризуются весьма высокой дисперсией и варьируют от 5´ 10^-3 % до более 1000´ 10^-3 % (выше верхнего предела обнаружения ЭСА). Зона окисления наследует от первичных руд мышьяковую геохимическую специализацию. Содержания мышьяка в отдельных пробах превышают 0.1 %. Кадмий, кобальт, висмут, германий, никель имеют тенденцию к рассеянию. Их средние содержания ниже таковых для первичных руд (рис. 1).

Отмечается неравномерное распределение элементов благородных металлов в пространстве. В пределах подзоны выщелачивания руды характеризуются относительно высокими средними содержаниями золота и серебра: на глубине 30 м от поверхности 23.5 г/т золота при стандартном отклонении s = 27.9, серебра – 321.9 г/т при s = 478.8; на глубине 25 м – среднее значение содержаний золота 18.6 г/т при s = 28.3, серебра – 224.0 г/т при s = 357.6 в контурах рудного тела). Среднее содержание золота в бурых железняках и охрах на глубине 15 м от поверхности составляет 9.9 г/т при s = 14.2, серебра – 106.3 г/т при s = 161.8.

Анализ корреляционных связей между элементами в зоне окисления свидетельствует о наличии двух обособленных ассоциаций. В одну из них входят кобальт, кадмий, марганец, ванадий и цинк; в другую – золото, серебро, ртуть, мышьяк, сурьма, медь, олово, висмут (рис. 2). Барий образует негативные связи с элементами первой ассоциации и положительные, но близкие к уровню значимости, – со второй. Петрогенные элементы титан и хром обособлены. Связь между золотом и серебром положительная и значимая. Разрыва связи между этими элементами в процессе окисления сульфидных руд не происходит, о чем свидетельствует близость коэффициентов корреляции в пиритовых сыпучках R = +0.63 и железняках R = +0.59. В кварцевых сыпучках, содержащих вторичные сульфиды, сила связи снижается, хотя и остается значимой. То есть восстановительный процесс влечет за собой разрушение геохимической связи золота и серебра. В подзоне полного окисления золото характеризуется слабыми, хотя и значимыми, связями с оловом (+0.46), сурьмой (+0.39), мышьяком (+0.31), висмутом (+0.32).

Зона окисления Западно-Озерного месторождения была сформирована над слепой рудной залежью и отражает начальную стадию гипергенеза руд. Для этой стадии присуща “полиметаллическая” специализация, обусловленная умеренной агрессивностью среды и вовлечением в процесс наименее устойчивых сульфидов.

Для подзоны полного окисления характерно практически полное отсутствие собственных минералов меди и цинка. Напротив, минералы свинца и мышьяка распространены широко (бедантит, церуссит). Первый является весьма изоморфноемким соединением и содержит примеси меди, сурьмы, селена, серебра. Кроме того, отмечались собственные минералы сурьмы (окислы и гидроокислы) [5]. Минералы молибдена, висмута и олова не установлены. Судя по положительной корреляционной связи с мышьяком и сурьмой, можно предположить, что распространение этих элементов контролируется бедантит-ярозитовыми, бедантит-баритовыми охрами. Цинк и кадмий в зоне окисления ведут себя одинаково и концентрируются, главным образом, в лимонитовых образованиях как продукты сорбции. На это, возможно, указывает их связь с марганцем. Золото ведет себя довольно независимо от других элементов зоны окисления, что подтверждает комбинированный механизм его концентрации: часть золота имеет остаточную природу, а часть – хемогенную. В лимонитовых рудах наибольшие содержания золота и серебра отмечались в концентрате кварца (до 100 г/т золота и до 280 г/т серебра) и ярозита (соответственно – 17.2 и 64.7) [4]. Высокие содержания ртути в зоне окисления привели к образованию амальгам золота, хотя поведение ртути и золота в процессе гипергенеза оказывается различным.

Таким образом, деструкция сульфидов в зоне гипергенеза Западно-Озерного месторождения приводит к образованию вторичной геохимической зональности и изменению структуры связей между элементами. Для зоны окисления характерно накопление ртути, сурьмы, золота, мышьяка, серебра; вынос никеля, кобальта, меди, цинка, висмута, кадмия. Установившиеся корреляционные связи между элементами объединяют две группы: цинк – кадмий – кобальт – марганец и золото – серебро – ртуть – мышьяк – сурьма – медь – олово – висмут.

Работы поддержаны грантами РФФИ (проект 04-05-96014-р2004урал_а), Университеты России (проект ур.09.01.048).