К. А. Новоселов, Е. В. Белогуб, С. А. Садыков

Институт минералогии УрО РАН, г. Миасс; bel@ilmeny.ac.ru

 

 

Погребенные зоны окисления колчеданных месторождений представляют собой специфический тип, весьма широко распространенный на Южном Урале. К таким объектам относятся, в частности, Гайское и Блявинское месторождения (Оренбуржье), изучению гипергенной зональности которых посвящен обширный ряд работ [2, 3, 6, 7]. Зона окисления Юбилейного месторождения (Башкортостан) дополняет этот список.

Юбилейное месторождение находится в Баймак-Бурибаевском рудном районе Западно-Магнитогорской зоны в междуречье рек Таналык и Бузавлык. Медно-колчеданное оруденение приурочено к вулканогенным и вулканогенно-осадочным породам девонского возраста (баймак-бурибаевская свита). Зона окисления сульфидных руд развита над II и III колчеданными залежами. Разведка золотоносных бурых железняков осуществлялась Юго-Восточной ГРЭ [4], отработка месторождения карьером ведется в последние годы различными горнодобывающими компаниями.

Строение зоны гипергенеза, в целом, типично для южноуральских колчеданных месторождений. Снизу вверх выделяются: зона вторичного медносульфидного обогащения (мощность 5–10 до 30 м); маломощная зона выщелачивания, представленная фрагментами сыпучек барит-кварц-пиритового, кварц-пиритового, с примесью каолинита, состава; зона полного окисления, представленная бурыми железняками мощностью 0–32 м и глинисто-лимонитовыми продуктами их размыва, фрагменты которых имеют незначительную мощность и иногда содержат остатки кораллов, замещенные сидеритом. Сульфидизированные серицитовые метасоматиты в коре выветривания превращены в кварц-каолинитовые глинистые породы, мощность которых составляет 0–10 м.

Зона гипергенеза перекрыта углесодержащими триас-юрскими алевритами, мощность которых в современном эрозионном срезе достигает 50–60 м. В основании осадочных отложений наблюдался выдержанный горизонт базальных сульфидизированных полимиктовых конгломератобрекчий. В составе обломков присутствуют измененные серицитовые и кварцевые метасоматиты, адиагностичные гематитизированные вулканические породы, пиритизированные форамениферовые известняки, обломки существенно пиритовых руд, преобразованые в порошковатый черный маггемит-сидеритовый агрегат. Цемент, в основном, пелитовый, сульфидизация выражена в образовании марказита, пирита, реже – пирротина. В углефицированных древесных остатках из алевритов при микроскопическом изучении обнаруживается тончайшая вкрапленность дисульфида железа.

Вторичное медносульфидное обогащение затрагивает кровлю рудных тел и выражено в развитии ковеллина и халькозина. Содержания золота в таких породах составляют первые г/т и соответствуют таковым в первичных рудах. Реликтовые образования зоны выщелачивания представлены пиритом, кварцем, баритом. В сыпучках различного состава содержания золота значительно варьируют от менее 1 г/т до ураганных содержаний 55 г/т, содержания серебра обычно примерно вдвое превышают содержания золота (здесь и далее использованы данные Башкирской золотодобывающей компании, предварительной разведки и оригинальные). Бурые железняки представлены массивными и охристыми разностями, часто несут черты первичных кластогенных текстур руд. В минералогическом составе фиксируются кварц, гетит, сидерит, маггемит, пирит, редко отмечены малахит, азурит и недиагностированные сульфаты меди. Минералогический анализ промышленно-технологических проб показал присутствие куприта и самородных меди, золота и серебра [4]. В бурых железняках содержания золота варьируют от 2 до 28 г/т, содержания серебра также изменяются в широких пределах и составляют от 1 до 10 г/т. В коре выветривания, образованной по сульфид-содержащим метасоматитам, и песчано-глинистых продуктах древнего размыва бурых железняков содержания благородных металлов неравномерные, обычно концентрации золота значительно превосходят концентрации серебра. Таким образом, в зоне гипергенеза Юбилейного месторождения наблюдается относительный вынос серебра и накопление золота, что, в целом, типично для уральских объектов.

Специфической чертой минералогии зоны гипергенеза Юбилейного месторождения является широкое развитие сидерита. Агрегаты сидерита характеризуются исключительным разнообразием текстур, образуя зернистые анхимономинеральные массы, прожилки в буром железняке, щетки и корки, а также сталактиты, колломорфные образования и кристаллические формы различной морфологии (рис.). Отмечено развитие корок сидерита непосредственно на сульфидной руде. Сидеритизация охватывает бурые железняки, частично – выветрелые метасоматиты и практически не затрагивает перекрывающие осадочные породы.

Для решения вопроса об источнике карбонат-иона сидерита был выполнен изотопный анализ углерода в сидерите и углях из перекрывающих отложений (табл.).

Изотопный состав углерода карбонатов, осажденных из водных растворов, определяется следующими факторами [5]:

Значения δ¹³С карбонатных пород морского происхождения обычно близки к 0 ‰ PDB. Изотопный состав углерода в угле подобен его изотопному составу в современных наземных растениях и, по-видимому, не меняется в зависимости от степени метаморфизма угля и от геологического возраста, то есть фракционирования изотопов при углефикации не происходит. Среднее значение δ¹³С угля составляет примерно -25 ‰ PDB [5]. Углерод сидеритов из железной шляпы Юбилейного месторождения демонстрирует значение δ¹³С близкое к углям (табл.). Для сравнения были проанализированы карбонаты из зон окисления других уральских колчеданных месторождений (Летнее, Западно-Озерное, XIX Партсъезда), которые показали значения δ¹³С (‰ PDB) от -10.37 до -20.99, в среднем – -14.98. Этот факт ясно свидетельствует об органической природе углерода сидеритов Юбилейного месторождения и связи его образования с процессом углефикации растительных остатков. Небольшое обогащение изотопом ¹²C допускает примесь карбоната из вмещающих пород. Возможный механизм формирования сидерита был предложен О. С. Ветошкиной [1] для среднеюрских осадков. Она связывает его образование с микробиальной редукцией Fe(III), сопровождающейся окислением продуктов ферментации:

4Fe₂O₃+CH₃COO^–+7H₂O→8Fe²⁺+2HCO^3-+15OH^–

Fe₂O₃ + H₂ + H₂O → 2Fe²⁺ + 4OH^–

Fe²⁺ + HCO^3- + OH^– → FeCO₃ + H₂O

Таблица

Изотопный состав углерода в углях из Mz отложений
и сидерите железной шляпы

Примечание: масс-спектрометр Delta+ Advantage (фирма Thermo Finnigan), Институт минералогии УрО РАН, аналитик С. А. Садыков.

 

 

Таким образом, на минералогию зоны гипергенеза Юбилейного месторождения существенное влияние оказали процессы, происходившие при угленакоплении в условиях триасового бассейна. На геохимическом барьере происходило осаждение сидерита, источником железа для которого являлись сульфидные руды и породы железной шляпы, а источником углерода – органические остатки. Восстановительные условия, обусловленные присутствием органических остатков, способствовали образованию маггемита и препятствовали выносу золота из сформированной ранее зоны окисления.

Мезозойская морская трансгрессия имела на Южном Урале региональное значение. Ранее ей отводилась только абразивная и консервирующая роль в формировании зон окисления колчеданных месторождений. Н. А. Читаевой [6] на примере Гайского района рассматривался вопрос об эпигенетических изменениях рыхлых отложений, перекрывающих колчеданные залежи. Проведенные на Юбилейном месторождении работы показали активное взаимодействие морских вод с водами, дренирующими месторождение. В связи с этим логично было бы предположить наличие подобных процессов и на других рудных объектах. Характер взаимодействия будет определяться типом морского бассейна (его pH, солевым составом, активностью биоты и т. д.), скоростью накопления обломочного материала, стадией развития зоны окисления.

Работы выполнены при финансовой поддержке РФФИ (04-05-96014-р2004урал_а), программ Минобразования (проект 01.1204ф) и “Университеты России” (УР.09.01.048). Авторы благодарят руководство Башкирского медно-серного комбината, Учалинского горно-обогатительного комбината и Хайбуллинской горно-рудной компании за содействие в проведении полевых работ.

 

Литература