Южно-Гайское месторождение

На участке Южно-Гайского месторождения на породах палеозоя залегает площадная кора выветривания среднетриасового возраста, средняя мощность которой составляет 20 м. Вдоль зон разломов развит линейнотрещинный тип коры выветривания мощностью до 100 и более метров. Рудная залежь характеризуется мощной зоной окисления.

По различию минералого-геохимических свойств, строению профиля и другим данным кора выветривания подразделяется на следующие группы:

  • • кора выветривания пород кислого состава;
  • • кора выветривания пород основного состава;
  • • зона окисления рудных тел;
  • • линейно-трещинный тин коры выветривания.

В районе месторождения в формировании коры большую роль сыграли сернокислые растворы, образующиеся при окислении сульфидов. Поэтому кора выветривания различных по составу пород сходна и представлена каолиновыми глинами пестрой окраски, сохраняющими структуру тех пород, продуктами выветривания которых они являются.

Кора выветривания на породах кислого состава имеет ограниченное развитие, так как эти породы большей частью залегают на возвышенных участках, что способствовало сносу продуктов выветривания в прилегающие депрессии. Породы кислого состава представлены кварцевыми порфири тами, кварцевыми и серицит-кварцевыми породами, которые слагают Гайскую гряду. Кора выверивания по ним представлена щебенкой или маломощными выщелоченными породами с нацело каолинизированными полевыми шпатами, разложенными темноцветными минералами. Пирит или нацело окислен до гидроокислов железа, или полностью выщелочен.

В результате процессов кислотного выщелачивания в профиле выветривания образовались зоны ярозитизированных, алунитизированных и сульфатизированных пород. Результат действия кислых растворов затрудняет выделение минералогических зон в профиле выветривания кислых пород. В общем виде можно выделить две зоны: дезинтеграции и глинистую пестроцветную (в пределах месторождения обеленную). Более широкое развитие имеет зона дезинтеграции, а глинистая в основном приурочена к району месторождения. Мощность коры выветривания по породам кислого состава составляет 15-25 м. В минералогическом составе тяжелой фракции зоны дезинтеграции преобладает гстит-гидрогстит и лимонит (99 %), а также присутствует барит (1 %). Легкая фракция представлена плагиоклазами (до 98 %) и кварцем (до 3 %). Рудные минералы составляют около 10 %.

Результаты термического анализа образцов из коры серицит-кварцевых пород показывают, что основными глинистыми минералами в ней являются гидрослюда, серицит и каолинит, что подтверждается также результатами рентгеноструктурного анализа и электронномикроскопических исследований. Судя по соотношению эндоэффектов (140°; 220°; 590°; 1000°; 11,2А°), преобладает гидрослюда. Химический состав пород щебенистой зоны характеризуется высоким содержанием калия и натрия. Данные по водно-физическим свойствам и содержанию карбонатов, С - органического представлены в таблице 3.1. Емкость поглощения пород щебенистой зоны -49,6 мг/экв на 100 грамм навески.

Содержание рудных элементов незначительно отличается от содержаний в неизмененных породах. Медь, цинк, кобальт характеризуются более низкими концентрациями в коре выветривания относительно неизмененных пород, а содержания бария и молибдена несколько повышенные в коре выветривания.

В целом кора выветривания пород кислого состава характеризуется довольно равномерным распределением рудных элементов. Около рудной залежи кора выветривания пород кислого состава имеет четко выраженные черты кислотного выщелачивания.

Кора выветривания пород основного состава имеет широкое распространение, как в районе рудной залежи, так и в пределах депрессии, выполненной мезокайнозойскими образованиями. Она развита по диабазам, диабазовым порфиритам и их туфам.

В нижних частях кора выветривания сохраняет структуру материнских пород, несмотря на интенсивную каолинизацию основной массы и порфировых выделений плагиоклазов. Продукты выветривания представлены трещиноватыми породами светлой окраски. По трещинам наблюдаются вторичные образования гидроокислов железа и марганца, гипса. Эта часть коры относится к зоне дезинтеграции и выщелачивания.

Вышележащие продукты выветривания представлены пестроцветными глинами с пятнистым обохриванием. Структурные и текстурные особенности материнских пород часто выражены четко. По трещинам развиты гидроокислы железа, марганца и прожилки гипса. Описываемая часть профиля выветривания относится к гидрослюдисто-каолинитовой зоне. В районе рудной залежи кора выветривания пород основного состава под действием кислых растворов приобретает иной облик. Она представлена каолиновыми глинами и имеет сходство с корой кислых пород. Мощность коры выветривания пород основного состава достигает 40-50 м, средняя - 20 м.

Таблица 3.1- Содержание карбонатов, гипса, С - органического и значение ёмкости поглощения в корах выветривания и перекрывающих отложениях Южно-Гайского месторождения

Наименование отложений

Содержание, %

Емкость поглощения, мг/экв на 100 г навески

Карбонатов

Гипса

С-органического

Суглинки желто-бурые, Q2-3

7,15

0,070

0,08

76,4

Глины крвсно-бурыс, N2

12,5

0,018

0,19

73,0

Глины пестроцветные, N/'2

0,14

0,540

0,22

57,4

Алевриты светлые, Pg_?

н/обн

0,300

0,16

7,8

Глины серые, Ji

н/обн

0,071

-

49,6

Конгломсратовидныс породы, Тз

н/обн

н/обн

0,03

20,9

Кора выветривания по основным породам (глинистая зона)

н/обн

н/обн

0,07

31,3

Кора выветривания по кислым породам (щебенистая зона)

0,13

н/обн

0,12

49,6

101

Болес полными аналитическими данными охарактеризована пестроцветная глинистая зона (гидрослюдисто-каолинитовая). В минералогическом составе тяжелой фракции преобладают сидерит (до 90 %) и марказит (до 10 %). Содержатся в единичных знаках пирит, халькопирит, окислы железа и марганца. Легкая фракция имеет следующий минералогический состав: кварц (50 %), полевые шпаты (30 %), хлорит (до 80 %), гидроокислы железа (до 5 %). По данным термического и рентгеноструктурного анализов основным глинистым минералом зоны является каолинит (эндоэффекты 585°; 600°; 7,2А°; 4,46А°; 4,37А0; 4,17А°; 2,57А°; экзо- 915°, 945°). Кроме того, присутствует и монтмориллонит, на что указывает эндоэффект при 1300 (монтмориллонит отдает воду при такой температуре) и сдвиг эффектов каолинита в сторону низких температур.

На преобладание каолинита в глинистой зоне указывает и элсктронномикроскопия. Силикатный анализ продуктов зоны показывает довольно высокое содержание закисного железа. Пестроцветная глинистая зона характеризуется относительно низким объемным весом (1.4 г/см3) и высокими значениями пористости (42 %). Емкость поглощения коры по основным породам 31,3 мг/экв на 100 грамм навески.

Уровни содержания рудных элементов в этой коре выветривания незначительно отличаются от их содержаний в неизмененных породах. Накапливаются в коре медь, барий и молибден, а выносятся цинк и кобальт. Содержание рудных элементов в коре выветривания пород основного состава района месторождения мало отличается от содержаний в коре выветривания аналогичных пород за пределами месторождения. Распределение рудных элементов в коре выветривания пород основного состава довольно равномерное и колеблется в пределах фона.

Судя по вышеизложенным материалам, в верхних горизонтах коры выветривания содержание солевых и органических новообразований, свободных гидроокислов железа ограничивается первыми процентами. Величина pH около 7. В силу этого содержание подвижной части рудных элементов также нс велико и достигает 2 %. Большая часть элементов прочно закреплена в различных компонентах коры. Значительная доля принадлежит закрепленным формам, прочно связанным с глинистыми минералами. Гидрослюдисто-каолинитовый состав последних в силу малой емкости поглощения связывает до 20 % валового содержания меди, цинка и других рудных элементов. С карбонатными минералами, преимущественно железистыми, содержание которых достигает в отдельных фракциях 45 %, связано до 30 % меди, 4 % цинка, 1.6 % свинца, 1 % кобальта. Большая доля меди, благодаря хемосорбции, входит в состав минералов группы железа (глауконит, сидерит, магнетит, пирит и другие), широко развитыми в коре. С соединениями железа связана и значительная доля молибдена. В частности, около 8 % связано со свободными гидроокислами железа подвижного молибдена. Корреляционная связь между молибденом и железом равна +0,47 при критическом значении 0,38 (0,1 % доверительный уровень). Глинистые минералы, раскристаллизованные соединения железа содержат значительную долю остальных рассматриваемых нами элементов: свинца, бария, мышьяка, серебра, кобальта. С солевыми и другими вторичными образованиями связана такая группа элементов- мигрантов, как стронций и другие. С железом хорошо коррелирует кобальт (+0,35), марганец (+0,40), ванадий (+0,56), скандий (+0,33), при критическом значении 0,32.

Южно-Гайское месторождение характеризуется хорошо развитой зоной окисления погребенной под толщей кайнозойских рыхлых отложений, наибольшие мощности которых фиксируются в карстовых просадках. Нижняя граница зоны окисления находится на глубине 60-70 м от дневной поверхности и имеет волнистые очертания, спускаясь на большие глубины в нарушенных участках. Строение зоны окисления Южно-Гайского месторождения предоставляется в следующем виде (снизу-вверх):

  • 1) вторичные сульфидные руды, наложенные на первично-колчеданные руды и возникшие в результате их изменения (основные минеральные ассоциации: сульфид, жслсза-ковсллин - гидрослюда, ковеллин гидрослюда-борнит, ковеллин - халькозин - гидрослюда);
  • 2) кварцсво-ссрная сыпучка, состоящая из кварца, самородной серы, гидрослюд, барита, ярозита, пирита;
  • 3) кварцево-ярозитовая сыпучка, представленная тонко-зернистым кварцевым песком с ярко желто-оранжевым ярозитом;
  • 4) железная шляпа, представленная бурыми железняками, гетитом, гидрогетитом, гематитом, каркасной и каркасно-ячеистой текстуры.

Каркас сложен кварцем и гидроокислами железа, пустоты выполнены порошковидными железистыми охрами, а в низах - ярозитом. Кроме минералов и их ассоциаций, участвующих в общей зональности, в зоне окисления проявлены и более поздние новообразования. К ним относятся ярозит, барит, гипс, сферолитовые агрегаты гетита и гематита, наложенные на образование железной шляпы.

В зоне окисления довольно равномерным распределением по вертикали характеризуется медь, уровни содержаний которой составляют 10-20*10 -3 %. В железной шляпе более высокие концентрации цинка, мышьяка и молибдена отмечаются относительно зон кварцево-ярозитовой и кварцево-серной сыпучек. Свинец и барий, наоборот, имеют повышенные содержания в зонах сыпучек. Медь и цинк не образуют значительных концентраций в зоне окисления, ввиду их высокой миграционной способности в кислых водах.

Бурые железняки, слагающие основную массу зоны окисления, характеризуются высокими содержаниями солевых новообразований. По данным анализов селективных вытяжек, содержания кальция и натрия достигают 30, а сульфат-иона и хлор-иона - 45 мг/экв на 100 грамм навески. С ними связано до 30 и более процентов меди, несколько меньше цинка, также свинца, серебра, мышьяка. Высокая степень связи меди с этими образованиями обусловлена формами миграции меди (CuCl, CuCl2, CuSO4 и др.) в водах, омывающих бурые железняки. О прочной связи меди с последними в сравнении с другими рудными элементами - цинком, говорят и другие исследователи зоны окисления. Проведенная проверка корреляционной связи отрицает таковую между медью и цинком. В то же время устанавливается высокая корреляционная связь между цинком и марганцем + 0,81 при критическом значении 0,60 (0,1 % доверительный уровень). Там, где развит рудный карст над зоной окисления рудной залежи, он выражен двумя воронкообразными депрессиями, выполненными кайнозойскими осадками. В плане просадки повторяют проекцию рудного тела на дневную поверхность. Над северной расширенной частью рудного тела располагается просадка овальной формы, вытянутая по длинной оси согласно простиранию рудной залежи (длина ее поверхностной части 250 м, ширина 180 м, глубина 55 м). Вблизи зоны окисления ширина воронки составляет 50 м. Борта просадки крутые (до 50-60°). Иногда они подсорваны в результате обрушения в полость описываемой просадки.

Над южной расширенной частью рудного тела расположена вторая карстовая воронка округлой формы (диаметр ее 200 м на поверхности, глубина 55 м, ширина дна вблизи зоны окисления 80 м). Борта этой просадки несколько положе по сравнению с первой. Она, как и первая выполнена кайнозойскими осадками. Отложения, выполняющие просадки, имеют наклонное залегание (до 50-60° в нижних частях, приближаясь к горизонтальному - вблизи дневной поверхности). Условия образования рудного карста будут рассмотрены ниже.

Параметры рудных элементов приведены ниже (таблица 3.2). Установленные для пород палеозоя закономерности - преобладание в кислых разностях: свинца, бария, молибдена; основных: меди, цинка, кобальта, сохраняются и в коре выветривания. Расчет К,а показывает, что в коре концентрируется свинец, барий, остальные элементы выносятся.

Основные характеристики ореолов в коре выветривания приведены в таблице 3.3.

Ореолы элементов типоморфного комплекса охватывают трещинно-линейную кору выветривания в пределах рудоносной зоны (рисунок 3.1). Формируются они:

  • 1) за счет ореолов (рудных тел) в породах палеозоя;
  • 2) за счет ореолов в трещинно-жильных водах, связанных с мощными тектоническими зонами.

Морфология ореолов в коре выветривания сложная. Подчинена она преимущественно гидродинамической обстановке. Контуры ореолов в коре выветривания выходят за пределы ореолов в породах палеозоя.

Большая часть элементов накапливается в коре в виде потока за пределами рудоносной зоны. Начинается он в юго-восточной части месторождения в пределах Гайской зоны разломов и уходит на юго-восток в депрессию, имея в контуре изученного нами участка протяженность более 4000 м.

Ореолы в коре выветривания в разрезе имеют сложную грибообразную форму. Верхняя часть их характеризуется значительным смещением в сторону участков, залегающих гипсометрически ниже.

Наиболее обширные по площади и выдержанные в пространстве ореолы и потоки создают медь и цинк. Меньше по площади и разобщенные ореолы и потоки молибдена и кобальта. Не создают потока - свинец и барий.

Соотношения площадей ореолов в коре выветривания и породах палеозоя (таблица 3. 3) позволяют построить ряд:

Ва( 1,1) <Мо( 1,3)

Исключение составляет кобальт, который благодаря закомплексированным ионам, связан с органикой.

По большинству параметров: максимальному содержанию элементов, коэффициентам аномальности, размерам площадей, продуктивности -ореолы в коре выветривания больше, чем в породах палеозоя (таблица 3.3).

Таблица 3.2 - Параметры распределения элементов в коре выветривания Южно - Гайского месторождения, п*10-3%

Наименование отложений

Медь

Цинк

Свинец

Барий

Кобальт

Молибден

Сф

С1

с2

С3

Е

Сф

С1

с2

Сз

Е

Сф

с,

С2

Сз

Е

Сф

С1

С2

Сз

S

Сф

С1

с2

Сз

S

Сф

с.

с2

Сз

Е

Кора выветривания над кислыми породами

4,1

5,7

7,8

11.0

1,39

3,6

5,9

9,7

16.0

1,64

2.2

3,7

5,9

10,5

1.68

78

120

180

290

1.53

0.5

0,8

1,3

1,8

1,56

0,45

1,20

3,20

8,60

2,63

Кора выветривания над основными породами

7.9

11.0

15,0

21.0

1,39

7,1

10,0

14,0

19.0

1,40

0,63

1.30

2,60

5.30

2,00

25

32

44

55

1,30

1.2

1,7

2,5

3.6

1.44

0.13

0,21

0.36

0.58

1.61

Таблица 3.3 - Основные характеристики геохимических ореолов в коре выветривания Южно - Гайского

месторождения

Наименование

Един. изм.

Медь

Цинк

Свинец

Барий

Мышьяк

Серебро

Кобальт

Молибден

Максимальное

аномальное

содержание

10-3%

600

300

300

600

200

10

20

20

Коэффициент аномальности

-

75

43

47

24

-

-

16

16

Площадь ореола на уровне минимальноаномального содержания

м2

1618000

2308000

472000

230000

50000

158000

526000

589000

Продуктивность

м2 %

19695

17475

1580

3250

1500

0,5

608

98

Мощность ореола на уровне минимальноаномального содержания

м

20

20

20

20

20

20

20

20

Запасы

т

5515

4888

396

935

420

5

271

27

EZb Eh

[ЖЪ Us ЕЕ!6

1-переотлои<енноя кора выветривания; г-пестроцветная зона норы Выветрибания; з-злинисто-дресвяно-щебенистая зона норы выветривания (зона Выщелачивания и дезинтеграции); 4-изолинии мощностей норы Выветривания; s-руды медные и медиация новые сплошные; е-ореолы типоморфного комплекса элементов в изоВероятностных линиях;

Рисунок 3.1 - Ореолы типоморфного комплекса элементов в корах выветривания Южно-Гайского медноколчеданного месторождения

Изменение баланса рудных элементов в коре выветривания обусловливает значительное возрастание ее информативности как по отдельным элементам (т2 меди - 30,4; цинка - 21,3 и т.д.), так и но их совокупности (V - 9134,0).

Расчеты коэффициента корреляции показали высокие значения связи между медью и цинком +0,60 и 0,90 при критическом около 0,30, а также между рудными элементами и топкодисперсной фракцией, гидроокислами железа. Рудные элементы в коре прочно закреплены: каолинитами до 20 %, минералами железа: пиритом, сидеритом, лимонитом до 40 % от валового содержания. Значение г для кобальта и железа равно +0,65, молибдена и железа 0.47 при критическом 0,32 и т.д. В контуре геохимических ореолов до 30 % рудных элементов концентрируется во вторичных минералах: сульфатах, карбонатах, хлоридах. Подвижная часть элементов имеет подчиненное значение: меди до 12 %, молибдена - 15 % и т.д. от валового содержания.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >