Породы палеозоя

Орский Урал

Яман-Касинское месторождение

Яман-Касинское месторождение располагается на восточном крыле Блявинской структуры, находящейся в центральной части Медноюрской металлогенической зоны.

Участок сложен силурийскими вулканогенными породами преимущественно основного состава, вмещающими субвулканичсскос тело кислого состава предположительно девонского возраста и несущее

1 - диабазы; 2 - липарито-дацитовые порфиры; 3 - зона карбонатизации; 4 -геологические границы; 5 - тектонические нарушения; 6 - проекция рудного тела на поверхность; 7 - бурожелезняковая зона.

Рисунок 1.1 - Геологическая карта Яман-Касинского месторождения с профилями полевых исследований

В основании толщи вулканогенных пород залегают мелкозернистые диабазы, темноцветные, минералы которых замещены хлоритом, эпидотом, карбонатом. Мощность этой пачки горных пород достигает 100 м. На дневную поверхность она не выходит. Выше диабазы сменяются базальтовыми туффитами и их туфами с многочисленными прослоями других разностей вулканогенно-осадочных пород. Мощность этих горных пород в среднем составляет 200 м. На дневную поверхность они также нс выходят. Завершает толщу основных пород пачка диабазовых и базальтовых порфиритов, для которых характерны подушечные отдельности. Мощность этой пачки около 300 м. Диабазовые и базальтовые порфириты выходят на дневную поверхность и слагают значительную часть участка, обрамляя его. Венчает рассматриваемую толщу пачка пород, сложенная дацитовыми порфирами. Это мелкозернистая порода, основная масса которой перекристаллизовалась в аллотриаморфный агрегат кварца с включениями альбитизированного полевого шпата. Мощность этой пачки около 100 м.

Центральную и восточную части участка занимают субвулканичсскис тела, называемые соответственно Центральное и Восточное Яман-Касинское. Ширина этих тел составляет около 400 м, они пересекают весь участок с севера на юг и уходят за его пределы. Западный контакт Центрального Яман-Касинского тела имеет крутое западное падение, а Восточный - сначала пологое, а затем также крутое западное падение. Указанные субвулканические тела сложены дацитовыми, липарито-дацитовыми и липаритовыми порфирами, причем две последние разности преобладают.

Физико-механические свойства пород рассматриваемого участка, наименее затронутых гидротермально-метасоматическими процессами, характеризуются следующими показателями: породы субвулканической фации девона имеют эффективную пористость - 1,60-1,90 %; коэффициент уплотнения - 2,3-2,9 %; породы эффузивной фации силура - соответственно 2,20 - 7,0 % и 5,6 - 14,8 %. Под воздействием гидротермальнометасоматических процессов свойства пород существенно меняются. Породы эффузивной фации под воздействием окварцевания и гематитизации резко снижают проницаемость. Так, при повышении содержания кварца и гематита до 20 % эффективная пористость снижается до 0,9 %, т.е. почти в 10 раз. В меньшей степени (в два раза) уменьшается и коэффициент уплотнения. В то же время увеличение содержания хлорита, карбонатов, серицита, цоизита в породах субвулканической, фации до 40 - 45 % резко увеличивает их проницаемость. Пористость измененных пород возрастает до 11,6 %, коэффициент уплотнения - до 45 %, т.е. относительно слабоизмененных разностей возрастает в 10 и более раз.

Руды рассматриваемого месторождения локализуются в пределах Центрально-Яманкасинского субвулканического тела на участке сочленения Западного рудного разлома и Западного пологого нарушения. В разрезе оно представляет асиметричное чечевицеобразное тело с загнутыми краями.

• 1 - диабазы; 2 - липарито-дацитовые порфиры; 3 - геологические границы;
• 4 - тектонические нарушения; 5 - сплошные руды; 6 - сульфидная минерализация;
• 7 - геологические скважины.

Рисунок 1.2 - Геологический разрез Яман-Касинского месторождения по линии АВ

Здесь четко выделяется основное тело, сложенное сплошными рудами и являющееся в плане изометричным; размер 150 м в ширину и 150 м в длину; средняя мощность - 12 м. Раздув (до 80 м) приурочен к месту сочленения Западного рудного разлома с Западным пологим нарушением. По падению тело прослежено на 150 м. Западный контакт четкий, прямолинейный и совпадает со швом Западного рудного разлома. Кровля рудного тела фиксируется Западным пологим нарушением. Северная, восточная и южная части рудного тела представлены вкрапленными рудами. Последние окоптуривают основное рудное тело и создают сложную систему апофиз различной протяженности и мощности. Переход от сплошных руд к вкрапленным и, наконец, к минерализованным зонам происходит без резких границ, что обуславливает растянутые очертания этой части рудного тела. По мере удаления от основного рудного тела, особенно на север, отмечаются многочисленные мелкие тела, представленные вкрапленными рудами. В связи с этим общая протяженность рудной части месторождения с севера на юг достигает 350 м.

Рудное тело месторождения - "слепое". Максимальное приближение к дневной поверхности вкрапленных руд в восточной части составляет 30 м, а сплошных - 50 м, достигая на флангах участка 130 и более метров. В контуре основного рудного тела вскрыты многочисленные реликты вмещающих пород. Среди них различаются реликты осадочно-вулканогенных пород, захваченные при внедрении субвулканических тел. Рудная масса выполняла прежде всего зоны нарушения, затем раздробленные тонкослоистые породы. Руды месторождения, как уже указывалось выше, сплошные и вкрапленные. Последние развиты преимущественно в лежачем боку. По мере удаления от Западного разлома наблюдается смена: сплошные руды - промышленные вкрапленные руды - непромышленные густые вкрапленные - убогие вкрапленные.

Фоновое значение рудных элементов в горных породах участка составляет: Си в диабазах - 7*10’³%; в липарито-дацитовых порфирах -1,4* 10’³%; Zn - 5,5 и 6,1 * 10’³%; Со - 1,8 и О,2*1О’³%; РЬ - 0,3 и 0,8*10'³ % (таблица 1.1).

Величина дисперсии содержаний отмеченных элементов колеблется в пределах 1,6 - 3,6. Распределение рудных элементов в породах Яман-Касинского месторождения, как и для большинства других изученных рудных объектов Южного Урала, подчиняется логнормальному закону. Отмеченный характер их распределения является результатом накопления рудных элементов, который существенно отличается от распределения породообразующих элементов.

Таблица 1.1 - Параметры распределения рудных элементов в породах палеозоя в 10 ' %

Яман-Касинского месторождения

15

На Яман-Касинском месторождении выявлены ореолы ряда элементов.

Наибольший интерес представляет ореолы основных элемитов - индикаторов колчеданных месторождений Си, Zn, Pb, Ag, Со (рисунки 1.3, 1.4).

Касинского месторождения, разрез по линии АВ

Касинского месторождения на уровне эрозионного среза

Ореолы As, Мо, являющихся также элементами-индикаторами, нс рассматриваются, так как аномальные содержания этих элементов в коренных породах палеозоя участка встречаются редко. Максимальные значения их составляют у As 10*10’³%, у Мо - 0,1 * 10'³%.

Ореолы Си прослеживаются во всех пачках пород, слагающих участок. Наиболее обширные и интенсивные они в центральной части участка, в пределах субвулканического тела. В разрезе ореол Си напоминает сложное линзообразное тело, наклоненное к 1 горизонту. Относительно рудного тела ореол асимметричен, полностью приурочен к лежачему боку рудного тела и частично развивается далее вдоль его восточного простирания (восстания). Размеры ореола в разрезе достигают 150x300 м. Истинная протяженность ореола в срезе ни по восстанию (эрозионный срез), ни по падению неизвестна. Однако, даже в этом случае площадь ореола в разрезе превышает сечение рудного тела в 10 раз. Внутреннее строение ореола очень сложное. Фактически это поле огромного числа мелких ореолов, имеющих линзообразную и ленточную форму. Максимальные размеры последних 10x300 м. Сплошное ореольное поле отмечается только в непосредственной близости к рудному телу. Абсолютное содержание Си в рассматриваемом разрезе ореола колеблется от нижнеаномальных значений до 50x10’³ %. Коэффициент аномальности (К_а) не превышает 10. Максимальные концентрации элемента наблюдаются в непосредственной близости к рудному телу. В контуре рудного тела содержание Си достигает первых процентов. На уровне эрозионного среза пород палеозоя ореолы Си формируют поля в западной, центральной и восточной частях участка. Приурочены они к зонам нарушения или их узлам. Морфология ореолов и их внутреннее строение также крайне сложны. Размер центрального ореола (поля), отвечающего проекции рудного тела на поверхность, не совпадает с его конфигурацией, но соизмерим с ним по площади. Концентрация Си в ореолах на уровне эрозионного среза не превышает величины 30x10 ³ %, К_а снижается до 6. В целом содержание Си в этих ореолах ниже в два раза относительно более глубоких горизонтов пород палеозоя.

Ореолы Zn по своему пространственному расположению, морфологии, К_а и другим параметрам однотипны с ореолами Си. В целом ореольное поле Zn также имеет линзообразную форму. Относительно рудного тела оно резко смещено в сторону лежачего бока. Мощность ореольной зоны Zn в висячем боку рудного тела - 30 м, в лежачем - 130 м. По восстанию и падению протяженность поля достигает 180 м. Таким образом, размеры ореольного поля Zn 160x360 м, т.е. несколько шире, чем ореольное поле Си. Внутреннее строение ореольного поля Zn сложное. Основная часть его приурочена к субвулканическому телу. Однако, ограниченные по размерам и слабоконтрастныс ореолы Zn отмечаются и среди диабазов. Абсолютные содержания Zn в ореольном поле достигают весьма высоких значений -1000x10’’ %, что в 20 раз превосходит содержание Си. В рудном теле это соотношение не превышает двух. Наиболее высокие концентрации Zn отмечаются вблизи рудного тела. На дневную поверхность ореолы Zn пробиваются по ослабленным зонам и в целом повторяют конфигурацию ореолов Си. Относительно контура рудного тела центральный ореол Zn в этих ореолах не превышает 50x1 О’' %, К_а равен 10, он существенно ниже, чем на глубоких горизонтах пород.

Ореолы РЬ также ограничиваются преимущественно контурами субвулканического тела, и по своему характеру аналогичны ореолам основных рудообразующих элементов. Однако ореольное поле еще более асимметрично относительно рудного тела; смещено в сторону лежачего бока и по его восстанию. Внутреннее строение ореольного поля РЬ сложное. Сплошной ореол отмечается только до 40 м от контура рудного тела. Остальная часть поля представлена разрозненными маломощными (до 1 м) ореолами на уровне нижнеаномальных значений. Отличительной чертой ореольного поля РЬ является его слабая контрастность, К_а равен 5. Абсолютное содержание этого элемента не превышает 5x10’’ %, т.е. содержание Pb в ореоле в 200 раз ниже, чем содержание Zn. Содержание РЬ в рудном теле также низкое - 30x10’’ %. Тем не менее высокая степень корреляции РЬ с Zn, а также с Си на месторождении сохраняется. Коэффициенты корреляции между указанными элементами соответственно составляют +0,78 и +0,55. Узкий ореол РЬ с содержанием 10х10'³ %, отмечен к западу от рудного тела на контакте пород субвулканической фации и экранирующими диабазами. На уровне эрозионного среза пород палеозоя ореольное поле РЬ выходит на поверхность, главным образом вблизи рудного тела и к востоку от него. Поле это имеет вид «причудливо» изогнутой ленты, сопровождающей серию ослабленных зон. Абсолютное содержание РЬ в этих ореолах достигает 10x10“’ %. Относительно более глубоких горизонтов пород палеозоя оно выше в два раза, что обусловлено процессами гипсргснсза.

Ореолы Ag создают поле сложного строения в толще пород палеозоя центральной части участка. Поле ореолов этого элемента также резко асимметрично и сдвинуто по восстанию вверх. Абсолютное содержание Ag в ореолах колеблется в диапазоне 0,03 - 0,3x10“’ %. Основными путями миграции Ag в верхние горизонты пород палеозоя по-прежнему являются ослабленные зоны. Одна из таких зон фиксируется на поверхности полосой бурожелезняковых образований.

Ореолы Со образуют слабоконтрастное поле вблизи корневой части ореольной зоны месторождения. Ореолы Со прослеживаются как в породах основного, так и среднего состава. Содержание металла в них не превышает 3x10’³ %, К_а равен 4. Такие же слабоконтрастные ореолы Со выходят и на дневную поверхность, главным образом в западной части участка.

В таблице 1.2 приведены результаты расчетов основных параметров геохимических ореолов в породах палеозоя месторождения Яман-Касы.

Пространственное распределение ореолов рассмотренных элементов позволяет наметить определенную зональность. В корневых частях ореольной зоны развиты ореолы Со, на уровне рудного тела ореолы - Си и Zn, на этом же уровне и далее по восстанию - ореолы РЬ. Выявленная зональность на Яман-Касинском месторождении совпадает с зональностью, установленной для большинства колчеданных месторождений Урала.

Таблица 1.2 - Основные характеристики геохимических ореолов в породах палеозоя месторождения Яман-Касы

Основными носителями рудных элементов в рассмотренных ореолах являются сульфиды, среди которых основное значение имеют пирит, халькопирит, сфалерит, галенит. Исследования ряда сульфидных минералов субвулканической фации месторождения показали, что с пиритом связаны Си, Zn, халькопиритом Си, вюртцитом - Си, Zn, Ag и т.д. В диабазах носителями рудных элементов, кроме указанных минералов, являются гематит, хлори т и другие.

Значительный интерес представляет вопрос о формировании эндогенных ореолов рассматриваемого месторождения. Видимо, формирование последних, а также самих рудных тел шло в несколько этапов. Основная часть рудных элементов в ореолы была привнесена гидротермальными растворами, поступающими по узкому каналу, расположенному в западной части участка. Инфильтрационные и диффузионные процессы, подчиняясь градиенту давления, температуре, степени подготовленности ореоловмещающей среды, обусловили формирование ореолов на значительной площади.

В связи с хлоритизацией, серитизацией и связанным с этим увеличением проницаемости пород наиболее благоприятной средой для развития геохимического ореола оказалась центральная часть субвулканического тела. Вмещающие это тело толщи диабазов в силу своих физико-механических свойств, существенное влияние на которые оказали окварцсванис и гематизация, имея экранирующее значение. Первоначальное направление ореолообразующих растворов было довльно крутое, согласное с падением западного нарушения (50°), а затем приобрело почти горизонтальное (80°) восточное направление. Подвижность элементов в ореоле определяется размерами радиусов гидратированных ионов : Со (3,65) - Zn (3,42) - Си (3,35) - РЬ (2,58) - Ag (1,45). Именно такая последовательность наблюдается в пространственном расположении ореолов. Однако зональность нередко нарушается.

В верхней краевой части ореоловмещающей среды были созданы благоприятные условия для рудоотложения. Видимо, значительная часть рудной массы имеет эпигенетическое происхождение.

Резкая ассимстричность орсольной зоны на данном месторождении, развитой преимущественно в лежачем боку рудного тела, также говорит в пользу этой точки зрения. Конечно, ореольная зона могла нс развиваться в висячем боку рудного тела месторождения из-за малой эффективности пористых пород в верхей части субвулканического тела, представляющих монолитную «глыбу». В рельефе она проявляется положительными формами.

Интенсивная тектоническая деятельность, последующие процессы метаморфизма обусловили существенные преобразования рассмотренного первичного (сингенетического) ореола. Видимо, в это время произошли осложнение верхней части ореола и выход его на дневную поверхность. Эта преобразованная часть ореола может рассматриваться как эпигенетическая. Для Яман-Касинского месторождения этот вопрос также является важным и требует специальных работ.

Согласно выше приведенным данным о физико-химических свойствах пород участка можно судить о экранирующей роли пород, перекрывающих рудные зоны. Поэтому, нс смотря на наличие тектонических зон, геохимические ореолы, которые окружают рудные тела, слабо проявлены на дневной поверхности пород палеозоя.