Блог

Чайковский И.И.
Минеральные ассоциации Верхнекамского месторождения солей

МИНЕРАЛЬНЫЕ АССОЦИАЦИИ ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ СОЛЕЙ

И. И. Чайковский

Горный институт УрО РАН, Пермь, Россия

Основными породообразующими минералами соляной залежи Верхнекамского месторождения являются галит, сильвин и карналлит, которые слагают почти мономинеральные породы. На остальные фазы приходится не более 5 % их объема. Однако число известных в настоящее время на месторождении минеральных видов (97) довольно велико, что обусловлено наличием четырех генетических ассоциаций: собственно хемогенной (эвапоритовой) – 22, эпигенетической – 37, техногенной – 23, кластогенной – 18 % (см. табл. и рис.).

Кластогенная ассоциация представлена в различной степени окатанными минералами песчаной и алевритовой размерности из магматических и метаморфических комплексов, материал которых поступал в Предуральский прогиб с разрушающегося Уральского складчатого сооружения в раннепермское время. Они сосредоточены в глинистых (галопелитовых) прослойках формировавшихся при сезонном (весеннем) распреснении эвапоритового бассейна. Это, в основном, породообразующие (пироксены, роговая обманка, кварц, полевые шпаты, хлорит, мусковит, некоторые глинистые минералы) и акцессорные силикаты (эпидот, ставролит, циркон, гранаты, турмалин), а также устойчивые к переносу оксиды (магнетит, гематит, рутил, корунд, хромит, ильменит). Реже встречаются апатит, золото и другие. Эта ассоциация в целом характеризует область питания существовавших поверхностных водотоков. Кроме обломочных минералов, в составе галопелитов присутствуют образования, по-видимому, космического происхождения, которые попали в бассейн на стадии осаждения солей: никелистая латунь и тэнит, а также сферулы вюстита.

Хемогенная ассоциация представлена карбонатами (кальцит, доломит, магнезит), сульфатами (гипс, ангидрит) и галоидами (галит, сильвин, карналлит), которые в масштабе всей залежи осаждались согласно ряду М. Г. Валяшко. Геохимически это выражено в смене кальциевых минералов натриевыми, а затем калиевыми и магниевыми. Та же последовательность, но в более редуцированном виде, проявляется в каждом годичном цикле.

Годовой слой для нижней галититовой зоны начинается с тонкой глины, содержащей пелитоморфный карбонат (и ангидрит). Далее формируется прослой друзовидного «перистого» галита, обогащенный округлыми стяжениями ангидрита. Затем выпадает мелкозернистый сахаровидный галит. По неопубликованным данным А. И. Кудряшова о гомогенизации включений, температура кристаллизации перистого галита соответствует 122–128 °С, а мелкозернистого – 50–82 °С. Такие высокие температуры, сопоставимые с гидротермальными, мы связываем с возникновением в придонной части зоны прогретых рассолов за счет экзотермического эффекта при кристаллизации хлорида натрия. Вероятно, при повышенной температуре и высокой концентрации калия и магния образуются аутигенные адуляр, ортоклаз и санидин, а часть глинистых минералов испытывает положительную трансформацию. В сильвинитовой и карналлититовой зоне между друзовидным и перистым галитом располагается прослой сильвина или карналлита, кристаллизующийся при температуре 30–45 °С.

Для верхней карналлитовой зоны характерны рассеянные тетраэдрические кристаллы боратов (эрикаит и чемберсит), а также существенно магнезиальные карбонаты (доломит, магнезит).

Эпигенетическая ассоциация связывается нами со складчатостью в солях, отжатием рассолов из глинистых прослоев и их миграцией внутри соляной залежи. При этом формируются син- и посттектонические жильные и пластообразные тела, прослои флюидально-катаклазированных солей с текстурами течения и вращения, линзы перекристаллизованных галоидов, зоны брекчирования и замещения (галитизации), участки пирротинизации.

Жилы, локализованные в глинистых прослоях, выполнены гипсом, галитом, сильвином, карналлитом. Их набор зависит положения в соляной залежи. Последовательность отложения согласуется с рядом М. Г. Валяшко. В надсоляном разрезе после складчатости и последующей эрозии земной поверхности формируется гидрохимическая зональность подземных вод и соответствующая ей эпигенетическая жильная минерализация (гидроксиды железа → кальцит → пирит → гипс → ангидрит → галит), отражающая снижение активности кислорода и рост минерализации от земной поверхности к соляной толще.

На участках тектонического сжатия происходит частичное разжижение водонасыщенных глинистых прослоев и отжатие глинисто-водно-солевой взвеси вверх по разрезу с образованием инъекционно-метасоматических зон, характеризующихся зональностью, нарушением и брекчированием первично слоистых пород. Сильвинитовые и карналлититовые пласты в местах резкого перегиба нередко замещены галитовым агрегатом, что объясняется Н. М. Джиноридзе термодинамометаморфизмом.

В галопелитовых прослоях, обогащенных ангидритом, за счет сульфатредукции формируются сероводородные флюиды, которые мобилизуют рассеянные в солях железо, цинк, ртуть, мышьяк, серебро и, возможно, золото. При этом образуются пирит, пирротин, арсенопирит, сфалерит, киноварь, акантит, кварц и кварцин. Наряду с тонкозернисто-землистыми агрегатами и отдельными кристаллами, отмечаются своеобразные натечные и дендритовидно-футлярообразные агрегаты сульфидов железа, отражающие рост в диффузионном потоке сульфидно-коллоидного раствора.

В карналлитовых пластах, содержащих большое количество кристаллизационной воды, происходит гидратация рассеянного гематитового красящегося вещества, которая приводит к образованию гетита и появлению в составе флюидов свободного водорода. Последний, вероятно, обусловил возникновение самородных фаз и интерметаллидов (золото, серебро, тетрааурикуприд, амальгама, ртуть, свинец, олово, твердый раствор Рb-Sn).

Техногенная ассоциация начала формироваться после вскрытия соляной залежи горными выработками и накоплением на земной поверхности огромных солевых отвалов.

В горных выработках новообразование минералов происходит из пылевой (аэрозольной) фазы, конденсатных и закладочных рассолов. В основном они представлены галоидами, морфология которых существенно зависит от существующих микрофациальных обстановок, а минеральный состав – от вещественного состава отрабатываемых пластов. Отмечается некоторое сходство с агрегатами, типичными для карстовых полостей. В отдельных подземных водоемах, существующих на протяжении нескольких десятков лет, формируются такие габитусные формы кристаллов, которые неизвестны в природных условиях. Отмечена также экзотическая минерализация, схожая с фумарольной, связанная с подземным пожаром (сера, нашатырь, молизит, рокюнит).

Галитовые солеотвалы, изученные А. В. Рочевым в 1995–2000 гг., ведут себя как самоорганизующиеся системы. Они приобретают оптимальную форму и зональность, обеспечивающие устойчивость в поверхностных условиях. На их периферии формируются рассолосборники, где в зависимости от времени года и погоды активно кристаллизуются сезонные минералы. Агрессивность солей приводит к многообразию возникающих видов при их взаимодействии с металлическими предметами. Зафиксировано около 25 техногенных минеральных фаз, из которых 15 являются продуктами обменных реакций.

Таким образом, Верхнекамское месторождение солей сложено не только эвапоритовыми минералами. Немалую роль в его составе имеют аллотигенные фазы эндогенного происхождения, привнесенные в виде кластогенного материала из эродированных комплексов горно-складчатого Уральского пояса, а также аутигенные минералы, связанные с разнообразными процессами, вызванными тектоническими деформациями соляной залежи и ее вскрытием в процессе подземной отработки.

Исследования выполнены при финансовой поддержке гранта РФФИ 07-05-96000-р_урал_а.

Подпись к рисунку ст. Чайковский

Гистограмма соотношения минеральных фаз разного генезиса в солях Верхнекамского месторождения.

1 – кластогенные минералы, 2 – техногенные, 3 – эпигенетические, 4 – хемогенные.