Особенности минерального состава руд Учалинского месторождения (Южный Урал). Викентьев И. В., ШишаковаЛ. Н., СтепановаЕ. А., Трубкин Н. В., Дубинчук В. Т.,Орлов М. П., Еремин Н. И. //Металлогения древних и современных океанов–2008. Рудоносные комплексы и рудные фации. Миасс: ИМин УрО РАН, 2008.

 

Исследованы минеральный и химический состав, а также текстурно-структурные особенности срастаний минералов массивных сульфидных руд Учалинского медно-цинково-колчеданного месторождения (Башкортостан). Описаны основные рудные минералы, среди которых установлены новые для месторождения виды (пирсеит, петровскаит, эмпрессит, колорадоит, клаусталит, антимонит). Среди составов самородного золота месторождения преобладает электрум (пробность 451–873, 33–69 ат. % Au). Ведущей формой нахождения золота в рудах Учалинского месторождения является «невидимое» золото, доля его уменьшается с глубиной в главном рудном теле с 67–86 % вплоть до 10–34 % от валового (соответственно растет доля относительно свободного золота), что связано с большей степенью метаморфизма руд нижней выклинки.

 

Илл. 2. Табл. 1. Библ. 4.

 

 

Учалинское месторождение относится к весьма крупным объектам [Минеральные…, 1994]. Основные его запасы сосредоточены в Главном рудном теле.
Оно представлено меридионально вытянутой линзовидной залежью мощностью от 2 до 170 м, протяженностью 1.2 км по латерали и 1.3 км – на глубину. Рудная залежь сильно деформирована – поставлена «на голову» и преимущественно падает на запад под углами 65–80°. Резко преобладают массивные медно-цинковые руды; местами в них сохранены реликты первичных брекчиевидной и изредка – ритмично-слоистой текстур руд. В зонах пострудных нарушений, особенно в контактах рудной залежи и в участках ее выклинивания, встречаются руды гнейсовидной текстуры и мелкие складчатые формы. Из 120 млн т его руд со средним соотношением Cu : Zn : Pb = 1 : 3.46 : 0.14 к настоящему времени отработано примерно 80 %.

Первое детальное описание первичных колчеданных руд месторождения по данным изучения отдельных скважин сделано Т. Н. Шадлун в 1944 г. Она высказала предположение о большой роли колломорфных образований в рудах, о связи некоторых брекчиевых текстур с избирательным метасоматозом грубообломочных туфов, о наличии генераций минералов. Т. Н. Шадлун отметила также возможную связь некоторых структур руд с явлениями перекристаллизации [Шадлун, 1950]. Особенности учалинских руд привлекли внимание академика А. Н. Заварицкого, посетившего месторождение вместе с Т. Н. Шадлун в 1942 и 1957 гг. Им впервые было указано, что по степени метаморфизма учалинские руды занимают промежуточное положение между рудами среднеуральских и южноуральских месторождений.

Авторами исследовались руды глубоких горизонтов месторождения: по нижним уступам карьера и подземным горным выработкам.

Сплошные колчеданные руды сложены агрегатами полосовидной, полосчатой, пятнистой, прожилковидной и брекчиевидной текстуры. Полосчатые и фестончато-полосчатые текстуры обусловлены присутствием колломорфных почковидных выделений пирита, в которых при замещении и цементации вдоль их прослоев другими рудными минералами появляется некоторая полосчатость (псевдослоистость).
К подобным полосчатым (также преимущественно псевдослоистым) образованиям относится и чередование полос, в которых наряду с пиритом присутствуют и преобладают халькопирит либо сфалерит.

Пятнистая текстура, хорошо видимая в образцах, состоит из округлых изолированных выделений халькопирит-пиритового состава размером до 5–8 мм, погруженных в мелкозернистый или мелкокристаллический пиритовый агрегат. При микроскопическом изучении часто халькопирит-пиритовые образования оказываются окруженными зоной тектонического брекчирования, где в кварцевом цементе находятся тонкие обломки пирита.

Прожилковидные текстуры появляются при наложении на ранний пирит секущих прожилков кварца или барита с рудными минералами. Изредка наблюдаются лестничные и седловидные прожилки кварца, проникающие вдоль кливажа осевой плоскости или в замки складок руды. Для руд месторождения весьма характерно присутствие брекчиевидной текстуры. Зафиксировано несколько фаз брекчирования руды.

Для руд флангов месторождения характерными являются параллельно-слоистая и градационно-слоистая текстуры. Наиболее широко они проявлены в пиритовых ритмитах и серноколчеданных (с убогой сфалеритовой и халькопиритовой минерализацией) рудах; редкой является текстура гравитационного оползания.
Там, где слоистые руды переслаиваются с яшмоидами, в отдельных рудных сростках отмечаются мельчайшие глобули пирита и их скопления (фрамбоиды).

Метаморфогенными являются текстуры пересечения кливажем слоистости (линзовидно-слоистая, волнисто-слоистая, «косослоистая»), а также дислокационные и контактово-метаморфические текстуры (гнейсовидная, гнейсовидно-полосчатая, складчатая, плойчатая, будинажа, полосчатая, сланцеватая, порфировидная). Обычно они проявлены вдоль тектонических нарушений – в приконтактовых зонах крупных сульфидных линз и в контактах с дайками.

Наибольшее распространение в рудах получили зернистые (мелко-, крупно-, неравномернозернистые), кристаллические (от микрокристаллов до кристаллов размером 3–5 мм) и метаколлоидные структуры. Среди последних хорошо заметны глобулярные, сферолитовые, колломорфно-зональные и реже – радиально-лучистые. Широко распространены и метаморфогенные структуры – перекристаллизации и катакластические.

Основными рудными минералами являются пирит (резко преобладает), сфалерит и халькопирит, второстепенными – блеклая руда, галенит, магнетит, гематит. Изредка встречается арсенопирит. В виде единичных находок зафиксированы самородное золото, касситерит, алтаит, гессит и др. Из нерудных минералов наиболее распространены кварц, барит, серицит, хлориты, реже встречается кальцит, сидерит и гипс; остальные нерудные минералы весьма редки (табл. 1).

Таблица 1

Примечание.* – минералы, установленные авторами впервые для Учалинского месторождения.

По минеральному составу руды Учалинского месторождения подразделяются на серноколчеданные, медно-цинково-колчеданные и медноколчеданные. Пирит преобладает во всех типах руд, но в медноколчеданной руде широко развит халькопирит, составляя иногда до 15–20 % рудной массы, а в медно-цинково-колчеданной руде сфалерит заметно превалирует над халькопиритом и составляет до 30 % рудной массы.

 

По сравнению с верхними горизонтами главного рудного тела минералогический состав руд на глубоких горизонтах имеет свои характерные особенности. К ним можно отнести: 1) довольно широкое и, вместе с тем, крайне неравномерное развитие в рудной массе блеклой руды (до нескольких об. %); 2) относительно частая встречаемость арсенопирита в рудах; 3) большая распространенность магнетита в руде нижней выклинки главного тела; 4) довольно частая встречаемость в сплошных сульфидных рудах мелких выделений теллуридов, особенно в участках обогащения их золотом и серебром, прежде всего вблизи с контактами даек.

Пирит является основным рудообразующим минералом. Содержание его варьирует от 50 % до 95 %. По морфологии выделений различаются:

1. Глобулярный (фрамбоидальный) пирит с размерами округлых индивидов 0.004–0.04 мм, как правило, встречающийся в виде скоплений среди гнездово-вкрапленной руды. В массивной руде его скопления цементируются колломорфным пиритом и сфалеритом. В сфалерите наблюдались круглые выделения халькопирита, галенита и блеклой руды, которые заместили глобулярный пирит. Скопления этого пирита зафиксированы в гнездах кварца, при этом фрамбоиды иногда приобретали кристаллографические очертания.

2. Почковидный пирит с реликтами колломорфно-зонального или радиально-лучистого строения, которые подчеркиваются замещающими его халькопиритом, сфалеритом, реже – галенитом и блеклой рудой. Иногда этот пирит формируется, захватывая глобулярный пирит. Тогда в нем видны очертания глобулей. Для колломорфного пирита характерно присутствие большого количества включений пелитоморфного вещества. На контакте с кварцем пирит приобретает кристаллографические очертания.

3. Кристаллический пирит, формирование которого происходило неоднократно. Первые кристаллы пирита связаны с формированием метасоматитов. Корродированные кристаллы постоянно встречаются во вкрапленной и гнездово-прожилково-вкрапленной руде. Кристаллы пирита, которые хорошо видны на фоне почковидных агрегатов в массивной руде, связаны с отложением кварца. Размер выделений их варьирует от 0.3 до 3–5 мм. В кристаллах часто видна краевая зональность, что является отличительной его особенностью. Наблюдались случаи, когда зоны роста на периферии кристалла не совпадали с ориентировкой зоны роста внутри кристалла. Пирит постоянно содержит включения халькопирита, сфалерита, галенита или блеклой руды, что также очень характерно для него. Третья разновидность кристаллического пирита встречается среди образований сфалерит-баритового состава. Мелкие кристаллы или их скопления размером не более сотых долей миллиметра постоянно наблюдаются в линзовидно-прожилковидных выделениях сфалерита и барита.

Халькопирит отмечается во всех типах руд. Содержание его в массивной руде резко варьирует от 1 до 15–20 % и, в среднем, составляет 5–8 % рудной массы.
Халькопирит замещает пирит с реликтами колломорфного строения, пересекает его прожилками, цементирует скопления глобулярного пирита, наблюдается в виде включений в кристаллах пирита и в виде гнезд и вкрапленных выделений в кварце и барите. По ассоциации его с другими рудными минералами можно различить не менее двух генераций халькопирита. К раннему относится халькопирит, ассоциирующий с кварцем, образующий тесные взаимные срастания со сфалеритом. В халькопирите наблюдаются выделения сфалерита причудливой формы, в сфалерите – эмульсиевидная вкрапленность и участки со структурой распада. С халькопиритом встречается блеклая руда, реже – галенит. Ко второй генерации относится ассоциирующий с баритом халькопирит, слагающий гнезда и прожилки, образующий срастания с галенитом и блеклой рудой.

Сфалерит является вторым по распространенности после пирита рудным минералом и отмечается во всех типах руд. Содержание его в массивной руде резко варьирует от 2–3 до 40 %, в среднем, составляет 8–10 % рудной массы. Сфалерит по-разному замещает колломорфный пирит. Встречаются как поля сфалерита, в которых видны реликты отдельных зон пирита, так и почковидные агрегаты пирита, где сфалерит располагается вдоль концентрических зон, выполняет центральную часть почек или заполняет межзерновые пространства. Кроме того, сфалерит цементирует скопления глобулярного пирита, отмечается в виде включений в кристаллах зонального пирита, содержит включения мелкокристаллического магнетита и скопления мелких кристаллов пирита. Как относительно крупные гнезда и прожилковидные выделения сфалерита, так и мелкая его вкрапленность присутствуют в прожилках барита. По морфологии выделений и характерным особенностям выделяются не менее двух генераций сфалерита: Сф1, кристаллизовавшийся с кварцем и халькопиритом, и Сф2, формирование которого происходило в барит-полиметаллическую стадию минерализации. Для первого характерны бурые внутренние рефлексы и тесные взаимные срастания с халькопиритом. Для второго – светлые прозрачные внутренние рефлексы, тесная ассоциация с галенитом и блеклой рудой, включения микроскопических кристаллов магнетита и пирита.

Блеклая руда распространена неравномерно (0.1–3 об. %). Выделения блеклой руды обычно ксеноморфны по отношению к другим сульфидам, а также образуют тонкие взаимопрорастания с халькопиритом, сфалеритом и пиритом (пойкилитовая структура). Минерал замещает и цементирует колломорфный, глобулярный и кристаллический зональный пирит, с халькопиритом участвует в строении прожилков, пересекающих колломорфный пирит, в виде крупных выделений фиксируется как в кварце, так и в барите. Блеклая руда представлена, в основном, маложелезистым теннантитом. Также проявлены Zn- и Fe-теннантит, Zn-Fe-тетраэдрит, Zn-Fe-теннантит, Ag-теннантит-тетраэдрит и Ag-тетраэдрит (с 7–8 мас.% Ag). Зерна высокосурьмянистых разностей обычно негомогенны, с правильной контрастной ростовой зональностью (рис. 1 и 2), они обнаруживают широкие вариации Sb в пределах одного образца (максимально от 8.3–26.4 мас. %). Сурьма имеет отрицательные корреляционные связи с Аs, S, Fe, Cu (в порядке ослабления связи), кроме того, мышьяк имеет отрицательную связь с Ag, S и положительную с Fe и Cu. Наиболее высокие концентрации серебра характерны для высокосурьмянистых, низкожелезистых разностей блеклой руды, причем серебросодержащая блеклая руда (1–7.7 мас. % Ag) более характерна для глубоких горизонтов месторождения.

Галенитвстречается эпизодически в виде небольших выделений и прожилковидных скоплений в сфалерите и барите или включений в зональном кристаллическом пирите. Общее количество его невелико (до 1 об. %). Крайне редко галенит отмечается среди колломорфного пирита, где он замещает пирит по концентрическим зонам, заполняет межзерновые пространства в нем, вместе с халькопиритом и блеклой рудой пересекает его агрегаты. Наблюдаются также округлые выделения галенита в пирите, который содержал реликты глобулярного пирита, замещенные галенитом, блеклой рудой и халькопиритом.

В сплошных и прожилково-вкрапленных рудах спорадически в небольших количествах появляется касситерит, но по оптическим свойствам он в присущих ему мелких выделениях трудно отличим от магнетита и сфалерита.

Самородное золотовстречается крайне редко. Многочисленные, но мелкие его выделения зафиксированы в блеклой руде и на границе сфалерита и барита в барит-сульфидном прожилке, пересекающем массивную пиритовую руду. Самородное золото также выделено из ультратяжелой фракции проб руд. Золотины обычно низкопробные размером от 0.005 до 0.03 мм, имеют изометричную и уплощенную форму. Состав от Au_0.69Ag_0.31 до Au_0.34Ag_0.59Нg_0.1. В одном образце в срастании с галенитом наряду с относительно высокопробным золотом (по составу отвечающем сплаву Au₂Ag) присутствует и низкопробное ртутистое золото с 11.3 мас. % Hg (табл. 2).

С целью исследования субмикронного и наноразмерного самородного золота пробы руд были изучены методами растровой и просвечивающей электронной микроскопии с микродифракционной идентификацией частиц. Обособления самородного золота в виде пластинок размером от десятков нанометров до нескольких десятков микрон выявлены при исследовании реплик с извлечением со свежесколотых поверхностей зерен пирита и сульфидных агрегатов. Золотинки располагаются на поверхности измененных кристаллов пирита, а также переотложены в его трещинах. Микродифракционная картина большинства частиц самородного золота монокристальная, несмотря на пластинчатую форму его обособлений. Часть выделений самородного золота (установленных в том числе и в суспензионных препаратах) размером в десятки нанометров являются тонкодисперсными и дают кольцевую микродифракционную картину.

Макро- и микроскопическое изучение образцов Учалинского месторождения показало, что формирование руды происходило в несколько стадий рудоотложения. Она подвергалась многоактной тектонической переработке, вследствие чего в значительной степени катаклазирована и перекристаллизована. На это же указывали наши предшественники [Бородаевская и др., 1967; Петровская, Касьянов, 1960].

Таблица 2

Примечание. Состав определен на растровом электронном микроскопе JSM-5610LV c энергодисперсионной приставкой JED-2300 (аналитик А. В. Мохов, ИГЕМ РАН). Пустые клетки – элемент не обнаружен (обычно < 0.05 мас. %).

 

Основными концентраторами Au и Ag в рудах глубоких горизонтов Учалинского месторождения являются самородное золото, теллуриды и сульфосоли серебра. Веду­щей формой нахождения золота в рудах Учалинского месторождения является «невидимое» золото, что определяет максимально высокие его потери при обогащении, т.к. оно остается в хвостах вместе в пиритом – преобладающим сульфидом руд. Доля такого «связанного» золота уменьшается с глубиной в главном рудном теле с 67–86 % до 10–34 % от валового (соответственно растет доля относительно свободного золота), что связано с большей степенью метаморфизма руд нижней его выклинки.

Исследования выполнены при финансовой поддержке ОАО «Учалинский ГОК», РФФИ (06-05-64614 и 07-05-00808) и Фонда содействия отечественной науке.

 

1.    Бородаевская М. Б., Пирожок П. И., Курбанов Н. К., Нафиков У. С. Возрастные соотношения даек и колчеданных руд в Учалинском рудном поле (Южный Урал) // Тр. ЦНИГРИ, 1967. Вып. 67. С. 119–141.

2.    Минеральные ресурсы Учалинского горно-обогатительного комбината. Уфа: Башк. кн. изд-во, 1994. 328 с.

3.    Петровская Н. В., Касьянов А. В. Некоторые черты минералогии и генезиса Учалинского месторождения на Южном Урале // Тр. ЦНИГРИ, 1960. Вып. 37.
        4. Шадлун Т. Н. Особенности минерального состава, структур и текстур руд некоторых колчеданных месторождений Урала // Колчеданные месторождения
Урала. М.: Наука, 1950.