Блог

Некрасова А. А., Азовскова О.Б., Магазина Л.О.
Самородный цинк в корах выветривания некоторых золоторудных объектов Среднего и Южного Урала

САМОРОДНЫЙ ЦИНК В КОРАХ ВЫВЕТРИВАНИЯ

НЕКОТОРЫХ ЗОЛОТОРУДНЫХ ОБЪЕКТОВ СРЕДНЕГО И ЮЖНОГО УРАЛА

А. А. Некрасова1, О. Б. Азовскова1, Л. О. Магазина2

1ОАО Уральская геологосъемочная экспедиция, Екатеринбург; ural1@ugse.isnet.ru

 2ИГЕМ РАН, Москва

 

Впервые самородный цинк был обнаружен в середине XIX века на нескольких золоторудных приисках Австралии [4, 11], но достоверность этих и других аналогичных находок долгое время вызывала определенные сомнения. Значительно позднее А. Кларк [11] установил и описал природный металлический цинк в срастаниях с цинкистой разновидностью самородной меди на одном из медно-порфировых месторождений севера Чили. Более детальные исследования этого необычного минерального вида принадлежат М. И. Новгородовой [8, 9], которая обнаружила самородный цинк в гидротермальных рудах месторождений золота Кумакской группы на Южном Урале, в том числе, в срастаниях с цинкистой медью, самородным золотом и углеродистым веществом. В настоящее время известны находки цинка в различных образованиях: в ультраосновных породах повышенной щелочности (кимберлитах и их эруптивных брекчиях, пикритовых порфиритах); импактных образованиях; отложениях современных вулканов и более древних вулканитах, преимущественно кислого, субщелочного и щелочного, реже базальтоидного составов; в углеродистых метасоматитах и различных «черных» и углеродсодержащих сланцах; полигенных метасоматических (метаморфогенно-метасоматических) образованиях некоторых золоторудных, медно-порфировых и других рудных систем; в каменных и бурых углях; глубоководных отложениях в пределах океанических гидротермальных полей; и др.

Самородный цинк по составу, в основном, близок к 100 мас. % Zn. По морфологии преобладают пластинчатые формы зерен. Именно такой цинк был описан М. И. Новгородовой с глубоких горизонтов золоторудного месторождения Васин Кумакского рудного поля. Для него характерны пластинчатые выделения и параллельные сростки тонких чешуек, образующие удлиненные или веретенообразные частицы с размерами n·10 мкм, редко до 1–2 мм [8].

Нами впервые установлен самородный цинк в коре выветривания месторождения Васин, в пределах основной рудной зоны. Он довольно часто встречался в шлиховых пробах в количестве от нескольких до десятков знаков и представлен пластинками размером n·0.01–n·0.1 мм серого цвета с «неровной» слабошагреневой поверхностью. Основным его отличием от ранее изученного металла из коренных руд является неоднородный химический состав. Это связано, в частности, с неравномерным (грубозональным) распределением железа в зернах цинка (рис. 1). Примесь железа (до 6.16 мас. %) нередко придает ему магнитные свойства – часть зерен цинка попадают в I и II электромагнитные фракции. Самостоятельных фаз железа не установлено, вероятно, оно находится в виде твердого раствора Zn-Fe.

В тонких внешних каймах и узких зонах вдоль трещинок цинк более чистый, содержание железа здесь либо значительно меньше, чем во внутренних частях зерен, либо оно совсем не определяется (см. рис. 1 б). Причиной этого, вероятно, является частичный вынос железа в зоне гипергенеза, подобно образованию высокопробных кайм в самородном золоте. Примесь Pb связана с очень мелкими (от <1 до 2 мкм) округлыми включениями самородного свинца (см. рис. 1 а). Примечательно, что в кимберлитах, наряду с чистым цинком, встречается и твердый раствор Zn-Fe с содержанием Fe 8.36 мас. % [9]. Известны также находки железистого цинка (с 2.5 мас. % Fe) в импактных образованиях кратера Эльгыгытгын [7]. Значимая примесь свинца (совместно с оловом и кадмием) отмечена в цинке из современных лав оливинового базальта в южной части Японского архипелага [12].

Таким образом, можно предположить, что установленные на месторождении Васин разновидности самородного цинка принадлежат различным стадиям рудного процесса. Не исключено, что цинк из коры выветривания, с признаками образования в крайне неравновесных условиях, связан с одним из поздних этапов активности шовной структуры, включающей в себя Кумакское рудное поле. В то же время, указанные различия могут быть индикаторами определенной вертикальной зональности в пределах объекта.

Детальная характеристика самородного цинка из золотоносных кор выветривания Мраморской зоны смятия (Средний Урал) была дана ранее при описании специфической самороднометалльной минерализации этой зоны [1–3]. Как и в предыдущем случае, цинк здесь обнаружен в пределах рудоносных зон в виде единичных, редко первых десятков знаков размером n·0.01–n·0.1 мм. Одной из главных особенностей самородного цинка с этой площади является разнообразие морфотипов. Обычно он встречается в виде пластинок или наслаивающихся друг на друга параллельных сростков тонких чешуек.

В центральной части рудоносной зоны на рудопроявлении Водораздельное, кроме пластинчатых разностей, были установлены сфероидные и почкообразно-комковидные выделения с шероховатой пористой неровной поверхностью, а также удлиненные округло-цилиндрические и веретеновидные зерна. Отличаются они и более крупными размерами – до первых миллиметров. Обилие зерен самородного цинка таких форм выявлено в пределах золотоносной зоны в одной из скважин. Различия в химическом составе у выделенных морфотипов цинка не установлены: во всех случаях данные анализов показывают практически чистый цинк. Определенные отличия наблюдаются при исследовании цинка под микроскопом в отраженном свете. Для сфероидных, комковатых и булавовидных зерен цинка характерен белый цвет, высокая отражательная способность и выраженная анизотропия. Пластинчатые разности с Мраморской площади в отраженном свете не изучались, однако аналогичный пластинчатый цинк Кумакского рудного поля имеет в отраженном свете голубовато-серый цвет, анизотропия в нем не отмечалась. Различаются эти два морфотипа и значениями микротвердости. Для сферических зерен твердость микровдавливания при нагрузке 20 г составила 24.4 кГс/мм2 и 30.3 кГс/мм2, для пластинчатого зерна – 8.4 кГс/мм2. Этот параметр для пластинчатых выделений цинка Кумакского месторождения составляет 25–30 кГс/мм2 при нагрузке 10 г [8].

Следует отметить, что самородный цинк уплощенных и объемных форм совместно не встречается, что, вероятно, свидетельствует об их принадлежности к разным стадиям процесса или о зональности, обусловленной локальными различиями в условиях рудообразования.

Сфероиды самородного цинка были также установлены нами на Красноуральской площади, в северной части Среднего Урала (рис. 2). Эти находки приурочены к корам выветривания и элювиально-делювиальным образованиям метасоматически измененных пород на западной периферии Емехской зоны смятия, приуроченной к шовной структуре Серовско-Маукского разлома, и локализованы на участке, перспективном для обнаружения золотого оруденения. Более детальное их изучение пока не проведено.

Как уже отмечалось выше, объемные формы самородного цинка встречаются в природе значительно реже пластинчатых. Присутствие шаровидных и почкообразных выделений цинка с шероховатой поверхностью характерно для кимберлитов [8]. Вытянутые веретеновидные и сфероидные зерна цинка встречались в субщелочных породах трапповых тел Сибирской платформы [10], а в кислых вулканитах Приполярного Урала известны находки цинка веретенообразной и неправильной формы [6]. По мнению Г. Н. Гамянина и Ю. Я. Жданова [5], микросфероиды характерны для месторождений с многоэтапным режимом формирования руд, особенно при наложении поздней близповерхностной минерализации, а пористая поверхность некоторых «шариков» может свидетельствовать о газонасыщенности и достаточно высокой температуре минералообразующего флюида, взрывном характере разгрузки с резкими перепадами температур и давления.

В структурном отношении исследованные зерна самородного цинка с Мраморской зоны и Кумакского рудного поля, независимо от особенностей химического состава и различных форм, весьма близки к искусственному аналогу и между собой. Отдельные «шарики» цинка с Мраморской площади по данным рентгеноструктурного анализа были определены С. Г. Суставовым как монокристаллы. Неидентифицированные линии на дебаеграммах цинка из коры выветривания месторождения Васин (Кумакское рудное поле) и некоторое снижение значений параметра с0, по сравнению с данными для цинка из коренных руд, могут быть связаны с его более сложным и неоднородным химическим составом (процентные примеси железа, включения самостоятельных фаз самородного свинца). Основные линии на дебаеграммах самородного цинка с Красноуральской площади также обнаруживают значительное сходство с искусственным эталоном и другими исследованными объектами, однако здесь наблюдаются существенные различия в значениях параметров элементарной ячейки. Все это требует дальнейшего детального изучения.

Несмотря на значительную географическую удаленность объектов исследования друг от друга, все три площади, где в корах выветривания был установлен самородный цинк, приурочены к зонам смятия в пределах крупных долгоживущих шовных структур. Присутствие металлического цинка в верхних частях разреза, некоторые особенности его состава и форм выделения, характеризующие весьма неравновесные, часто «взрывные» условия образования, свидетельствуют или о сопряженности корообразования и молодых (мезо-кайнозойских) активизационных процессов, или о наложении последних на кору выветривания.

 

Литература 

  1.  Азовскова О. Б.Углеродистый метасоматоз, особенности золотого оруденения и самородные металлы Мраморской зоны смятия / Автореф. дисс… канд. геол.-мин. наук. Екатеринбург, 2005. 28 с.
  2. Азовскова О. Б., Малюгин А. А., Суставов С. Г.Самородные металлы и интерметаллиды Мраморской зоны, их генезис и возможная прогнозная оценка // Вестник УрО ВМО, №1. Екатеринбург: УГГГА, 2002. С. 7–12.
  3. Азовскова О. Б., Некрасова А. А., Суставов С. Г, Магазина Л. О., Гореликова Н. В.Типоморфизм и особенности вещественного состава самородных металлов из кор выветривания Мраморской площади (Средний Урал) // Вестник УрО ВМО, № 2. Екатеринбург: УГГГА, 2003. С. 17–24.
  4. Вернадский В. И. Труды по минералогии. Опыт описательной минералогии. М.: Наука, 2002. 606 с.
  5. Гамянин Г. Н., Жданов Ю. Я. Сфероидное гидротермальное минералообразование. Сомнения и реальность // Научно-литературный альманах. Под ред. В. И. Смирнова. М., 2002. С. 83–94.
  6. Голдин Б. А.Акцессорные минералы рифейско-раннепалеозойских магматических комплексов севера Урала // Тр. Ин-а геол. Коми ФАН СССР, 1976. Вып. 2. С. 58–81.
  7. Гуров Е. П.,Кудинова Л. А. Самородные металлы из метеоритного кратера Эльгыгытгын // Новые данные о минералах. Вып. 34. М.: Недра, 1987. С. 133–136.
  8. Новгородова М. И.Самородные металлы в гидротермальных рудах. М.: Наука, 1983. 288 с.
  9. Новгородова М. И.Кристаллохимия самородных металлов и природных интерметаллических соединений // Итоги науки и техники. Сер.: Кристаллохимия. Т. 29. М.: ВИНИТИ, 1994. 153 с.
  10. Округин А. В.,Олейников Б. В., Заякина Н. В., Лескова Н. В. Самородные металлы в траппах Сибирской платформы // Зап. ВМО, 1981. № 2. С. 186–204.
  11. Clark A. H., Sillitoe R. H.Native zinc and α-Cu,Zn from mina Dulcinea de Llampos, Copiapo, Chile // Amer. Min., 1970. Vol. 55. No. 5–6. P. 1019–1021.
  12. Nishida N.Native zinc, copper and brass in the red-clouded anorthite megacryst as probes of the arc-magmatic process // Naturwissenchaften, 1994. Vol. 81.P. 498–502.

 

Подписи к рис. Некрасовой

 

Рис. 1. Неоднородности состава зерен самородного цинка из коры выветривания месторождения Васин (Кумакское поле).

Снимки в отраженных электронах; а – JSM-5300; на врезке точка 4 – микровключение свинца); б – JSM 5610LV.

 

Рис. 2. Сфероиды самородного цинка из коры выветривания (Красноуральская площадь).

Косое освещение.