Блог

 

¹ – Институт геологии и геохимии УрО РАН, г. Екатеринбург

²  – Казанский госуниверситет, г. Казань

Akhmet.Galeev@ksu.ru

 

Сафьяновское колчеданное месторождение, расположенное в 10 км к северо-востоку от г. Реж, локализовано в пределах Восточно-Уральского поднятия в гидротермально-измененных вулканитах и вулканогенно-осадочных породах южной части Режевской структурно-формационной зоны. Главная залежь массивных колчеданных руд имеет длину 400 м, ширину до 140 м, и вскрыта карьером. Массивные медноколчеданные руды состоят, в основном, из пирита, халькопирита и сфалерита. В подчиненном количестве присутствуют блеклые руды (теннантит и тетраэдрит), дигенит, энаргит, фаматинит и галенит; редко встречаются марказит, пирротин, арсенопирит, золото. Медно-цинковые руды отличаются повышенным содержанием сфалерита и присутствием галенита. В прожилково-вкрапленных рудах, которые развиты преимущественно в серицит-кварцевых метасоматитах, сульфиды представлены пиритом и халькопиритом, в подчиненном количестве встречаются сфалерит, теннантит, энаргит, а к редким минералам относятся галенит, фаматинит, гессит, эмпрессит, тетрадимит, теллуровисмутит, сульфотеллурид висмута.

Рудовмещающая толща представлена брекчированными, гидротермально-измененными девонскими риолито-дацитами [Коротеев и др., 1997] и вулканогенно-осадочными породами. В цементе пород часто отмечаются биоморфные образования, а также графит и следы ископаемого рассеянного органического вещества (РОВ) [Сорока и др., 2008]. В надрудной толще встречаются кремнисто-углеродистые отложения мощностью от 0,1 до 1,5 м, которые чередуются с вулканомиктовыми песчаниками и измененными вулканокластическими породами [Ярославцева, 2008]. Они нередко содержат прослои сульфидов.

Изучение РОВ и характера его изменений позволяет решать вопросы генезиса и эволюции осадочных пород. Для изучения РОВ применяется метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и термический анализ. Применение метода ЭПР при исследовании ископаемого органического вещества основано на анализе парамагнитных углеродных радикалов, сопровождающих процессы деполимеризации и реполимеризации его молекулярной структуры, начиная с ранних стадий разложения и заканчивая продуктами высоких стадий метаморфизации. Этот метод позволяет выявлять сигналы ЭПР-радикалов без разрушения минеральной части пород. Предпосылкой применения этого метода к изучаемым породам послужили данные исследования осадочных морских отложений Волго-Уральского региона [Муравьев и др., 2006].

Исследования изучаемых пород проводились в лаборатории Физики минералов Казанского госуниверситета и лаборатории физико-химических методов исследования Института геологии и геохимии УрО РАН (оператор Ю.В. Щапова). Запись спектров исходных образцов и прогретых при температурах 350 и 600 °C в течение 30 мин. производилась при комнатной температуре в автоматическом режиме на портативных спектрометрах 3-см диапазона: ПС100.Х и DX/2.  

В результате исследований углеродные радикалы (Rc-org) были установлены на спектрах ЭПР в образцах кремнисто-углеродистых пород (один из образцов был любезно предоставлен Н.С. Ярославцевой, ИМин УрО РАН) и тектонических брекчий. Наиболее отчетливые сигналы углеродного радикала наблюдались в кремнисто-углеродистых образованиях (рис.1, б), а также в более темной части цемента брекчии (рис.1, а). В исходных образцах (съемка при комнатной температуре) и прогретых до 350° C одиночная линия характеризуется положением в спектре с g ~ 2,0031±0,0001 и шириной ~ 5,4 Гс (0,5 мТл) (рис. 1, б). При нагреве пробы более 350° C эта линия практически исчезает, что более заметно в образце брекчии (рис. 1, а). Такое поведение сигнала углеродного радикала свидетельствует о наличии остатков органического вещества, претерпевшего метаморфизацию в природных условиях под воздействием температуры не выше 300°C. Объясняется это тем, что образование радикала в его наименее полимеризованной компоненте практически завершено, тогда как в наиболее термически устойчивой компоненте, обогащенной ароматической составляющей, оно не достигло ещё своего максимума. По расчетным данным, в исходном образце кремнисто-углеродистых пород концентрация углеродного радикала получается достаточно высокой, практически, как в некоторых углях – (1,2 ∙ 10¹⁸) спин/грамм.   Она почти не изменяется и после нагрева образца до 350° C, что может свидетельствовать о зрелости угля, близкого к антрациту [Хасанов и др., 2004].

При съемке образцов, нагретых до 600° C, появляется слабая линия спектра, характеризующаяся g = 2,0027±0,0001 (рис. 1, а, б). Сигналы с такими характеристиками свойственны остаткам органического вещества животного ряда, в частности, фрагментам скелетной части ископаемой фауны, они также встречаются в карбонатных породах и углях высокой степени метаморфизма. Следует отметить, что в обугленных растительных остатках может присутствовать вещество животного ряда за счет деятельности, например, гнилостных микроорганизмов (бактерий) на ранних стадиях седиментогенеза [Хасанов и др., 2004]. Сохранность фрагментов ОВ достигается, вероятно, их консервацией в минеральных новообразованиях. Нужно отметить, что в исследованных образцах органика не отделена от минеральной части породы. В минеральной части присутствуют, в основном, кварц, а также в незначительном количестве хлорит, кальцит, гематит, альбит и слюдистые минералы [Ярославцева, 2008].

Термический анализ образца кремнисто-углеродистых пород Сафьяновского месторождения, выполненный в ИГГ УрО, показал присутствие ОВ трех типов: 0,4 % составляет слабометаморфизованное органическое вещество растительного происхождения, которое выгорает при 200 – 330° C. При 320 – 700° C выгорает 5,9 % органики, которую можно отнести к горючим сланцам. И, наконец, определено 0,3 % графита, который выгорает при 700 – 900° C (рис. 2).

Таким образом, применение физических методов для изучения органического вещества в породах Сафьяновского медноколчеданного месторождения позволило определить растительное происхождение ОВ и степень его метаморфизации как в рудовмещающей, так и в надрудной толще месторождения, что, в свою очередь, позволит уточнить происхождение пород рудовмещающей толщи и геологическую историю месторождения.

 

 

Коротеев В.А., Язева Р.Г., Бочкарев В.В. и др. Геологическая позиция и состав Сафьяновского меднорудного месторождения на Среднем Урале // Путеводитель геологических экскурсий. Екатеринбург: ГГГ УрО РАН, ИГЕМ РАН, 1997. 54 с.

Муравьев Ф. А., Винокуров В. М., Галеев А. А., Булка Г. Р., Низамутдинов Н. М., Хасанова Н. М. Парамагнетизм и природа рассеянного органического вещества в пермских отложениях Татарстана. // Георесурсы. 2006. № 2 (19). С. 40-45

Сорока Е.И., Молошаг В.П., Леонова Л.В. Глиноземистые породы Сафьяновского колчеданного месторождения (Средний Урал) // Рудогенез. Матер. Межд. Конф. Миасс, 2008. С. 297-301.

Хасанов Р. Р., Галеев А. А. Минералообразующая роль захороненных растительных остатков в процессе гидрогенного медного рудогенеза // Изв. вузов. Геология и разведка. – 2004. №1. С. 18-22.

Ярославцева Н.С. Характеристика рудовмещающей толщи Сафьяновского медноколчеданного месторождения, Средний Урал (на примере кремнисто углеродистых отложений) // Типы седиментогенеза и литогенеза и их эволюция в истории Земли. Матер. 5-го Всеросс. Литологического совещания. Т. II. Екатеринбург, 2008. С. 476-479.