Отложения мезокайнозоя

Орский Урал

Яман-Касинское месторождение

На участке месторождения Яман-Касы, как указывалось выше, отложения мезокайнозоя отсутствуют и рыхлые отложения ограничиваются почвенным покровом.

Южно-Гайское месторождение

На участке Южно-Гайского месторождения на коре выветривания с размывом залегают отложения верхнего триаса, сменяющиеся отложениями нижней юры, верхнего олигоцена, миоцена, плиоцена и четвертичными. Они выполняют межхребтовые понижения, сопровождающие Гайскую и Калиновскую зоны разломов. К центру депрессии все отложения, вместе со снижением абсолютных отметок, увеличивают мощность. Они залегают нормально и редко нарушены дизъюктивными процессами. Более существенные нарушения в них обусловлены экзогенными процессами. В северо-западной части участка вблизи водораздела развит рудный карст.

Отложения верхнего триаса представлены конгломератовидными, или брекчевидными образованиями мощностью до 5 м. Выполняют эти отложения понижения в кровле коры выветривания. Они состоят из обломков выветренных пород, растительного детрита, сцементированных глинистым материалом. Состав выветренных пород соответствует литологическим разностям нижележащего палеозоя и коры выветривания. В легкой фракции их - кварца до 40 %, обломков пород - до 20 %. Среди терригенных - преобладают устойчивые минералы, из глинистых - каолинит. Пористость этих отложений, как и большинства отложении мезокайнозоя, 155

около 40%. Емкость поглощения - 20 мг/экв на 100 г навески. Величина pH < 7. Среднее содержание карбонатов, гипса - 0,0 п %. На участках воздействия кислых вод повышается загипсованность, ожслсзнснис, ярозитизация пород.

Среднее содержание меди, цинка, свинца в этих отложениях меньше, чем в исходных корах выветривания, но больше, чем в вышележащих толщах (таблица 4.1). В отдельных точках содержание элементов достигает: меди - 300; цинка - 150; свинца - 6; бария - 60; кобальта - 4,0; молибдена - 0,5*10'3 %. Высокоаномальных содержаний достигают медь и цинк, среднеаномальных - остальные элементы.

От коры выветривания эти отложения отличаются (т2) по свинцу, кобальту, молибдену. Информативность пород верхнего триаса по средним содержаниям элементов в них (V) относительно нижележащих достигает 507,0. Указанная величина достигает своего максимума вблизи рудных тел. По мере удаления от последних она уменьшается до 165,0 (район Купоросного озера). Судя по величине V - 9134,0, отличающей кору выветривания от исходных пород субстрата, можно говорить о незначительном отличии конгломератовидных отложений верхнего триаса и коры выветривания.

В отличие, от нижележащей коры выветривая, для этих отложений характерна повышенная доля подвижной части рудных элементов, связанных с солевыми и органическими новообразованиями (рисунок 4.1). Значительный процент подвижной части рудных элементов, достигающий для меди 13 % от валового, связан с гидроокислами железа, что является наиболее высоким среди отложений мезокайнозоя. Для рассматриваемых отложений характерен высокий выход в применяемые нами вытяжки свинца и бария. Последние коррелируют со значениями +0,62 при критическом 0,42. Для отложений верхнего триаса вообще характерны высокие значения коэффициентов корреляции, достигающие для меди и цинка +0,899; меди и кобальта +0,897; цинка и молибдена +0,895. От рудного тела к Купоросному озеру они снижаются.

во

  • •о 01 ОС»
  • * к»

ш

U 01 ом

М ш 1В

•1 ои

IX

U0

01

ПОЧВЕННО-

_______fi______в______

Р А

СТИТЕЛЬН

Ы

®

И С Л 0 й, Q4

©

* 8 3 г s’

СУГЛИНКИ ЖЕЛТО-Б

_______fi____________и______

У Р

®

ые. Q.-.

©

* МО

во

  • 10
  • 01 ом

ГЛИНЫ КРАСНО-БУР

____в____щ____ АЛЕВРИТЫ С8ЕТЛ

_______н,_______lb_______И

ы

®

Ы Е

И

Е, N,

ф ®

Y.

IX

  • 10
  • •1 ООО
  • * N0

МО

  • 10
  • 01 ооо

*• МО

м

  • 10
  • 0!

г/

_________Я________[®]________

И

Н Ы СЕРЫЕ

3, ®

  • ? я» 10
  • 01 АИ
  • * ко
  • 10 01 МО
  • •Л D0

м

10 01 ш

КОНГЛОМЕ

___________и.___________1®]___________

’А

ТОВИДНЫЕ

п

@

0 Р 0 Д Ы, Т,

®

*1 S = S!

КОРА ВЫВЕТРИВАЬ

_____а._____®_____и_____

и

®

я, т,

©

м и: 10 01 ------------------1»

Подвижная часть, переходящая в вытяжки преимущественно ив: Закрепленная часть в остатке после вытяжек:

поровых солевых органических гидроокислов в тоикодис- в грубодис-

растворов, новообразований, соединений, железа. персной фракции перепой Фракции.

Рисунок 4.1 - Распределение меди в основных компонентах пород Южно-Гайского медноколчеданного месторождения, в % от валового содержания

С глинистыми минералами (каолинитом) связано 33,8% меди. С гипогенными минералами связь рудных элементов также высокая. В сравнении с легкой фракцией, отвечающей составу исходных пород, в тяжелой сосредоточено цинка в 20, кобальта в 12, меди в 10, свинца в 8 раз больше.

Образования нижней юры представлены глинами и алевритами мощностью до 40 и более метров. Они исключительно однородны. Содержание фракции < 0,01 мм составляет в них 68,1 %. Характерны обуглероженные растительные остатки, обусловившие низкое значение pH среды и темно-серую окраску пород. В легкой фракции развит кварц, а в тяжелой - окислы и гидроокислы железа (97 %). Преобладают минералы, свидетельствующие о незрелости этих отложений. По данным силикатного анализа для рассматриваемых отложений содержание окиси кремния не превышает 52,58 % , а окислов алюминия - 20,75 %, чем они резко отличаются от выше - и нижележащих отложений. Среди глинистых минералов преобладает каолинит. За счет гидроокислов металлов, глинистых минералов и органических соединений ёмкость поглощения этих отложений достигает 49,6 мг/экв на 100 г породы. Из вторичных новообразований широко развит сидерит. Мы связываем его с формированием отложений в мелководных условиях и последующим их перекрытием. В сидерите, как и в других соединениях железа, отмечается повышенное содержание рудных элементов (меди - 50* 10"л % и др.).

Среднее содержание рудных элементов в отложениях нижней юры ниже, чем в подстилающих породах (таблица 4.1).

В отдельных точках содержание достигает: меди - 400,0; цинка-200; свинца-8,0; бария- 50,0; кобальта-5,0; молибдена - 0.5*10"' %. Максимальное превышение над фоном характерно для меди. От подстилающих отложений глины нижней юры (Г) отличаются по цинку.

Таблица 4.1 - Параметры распределения элементов в отложениях мезокайнозоя Южно-Гайского месторождения, п*10 3%

Наименование отложений

Медь

Цинк

Свинец

Барий

Кобальт

Молибден

сф

с.

с2

С3

I

сФ

с.

с2

Сз

c+

с,

с2

Сз

Z

Сф

С|

с2

Сз

Сф

с,

с2

Сз

Сф

с.

с2

Сз

Суглинки желто-бурые Qu.

in

4,5

6,8

10.0

14.8

1,51

3.8

6,0

9.8

15.0

1.58

1,3

1.8

2,7

4.0

1.38

34

43

60

79

1.26

1.1

1.7

2,6

3,9

1,54

0,14

0.27

0.45

0.85

1,92

Глины красно-бурые N2

4,1

5,8

7.8

10.2

1,41

4,4

6,1

8,2

12.0

1.39

1,6

2.2

3,1

4.4

1,37

35

48

62

70

1,37

1,4

2,0

2,8

3,9

1,43

0.25

0.34

0.51

0.78

1,36

Глины зслсновато-ссрыс N(

3,8

5,8

8.9

10,8

1.52

4,9

7,1

9,8

14,0

1.45

1,5

2.3

3,3

4.8

1,52

29

58

45

68

1,31

1,2

1.7

2,4

3,4

1.41

0.25

0,39

0.62

0,92

1,56

Глины красноцветные

4,9

7,2

11.0

14,9

1.46

5,8

7,9

11.0

14.0

1,36

1,7

2.4

3,2

4.4

1,41

28

38

55

68

1,36

1,3

1.6

2.0

2,4

1,23

0,26

0,38

0.55

0,78

1,46

Песчано-глинистые породы

Pg

4,1

6,4

9.8

14.0

1,56

-

-

-

-

-

1,7

2.8

4,3

7.2

1,64

-

Гравелиты ярко-желтые Pg

3,1

4,8

7,5

12,0

1,55

3,5

5.4

8.8

14.0

1.54

1,4

1.8

2,7

3.8

1,28

-

-

-

-

-

1,2

1.5

2,4

3,5

1,25

0,04

0,18

0.30

3.6

4.5

Алевриты светлые Pg

3,9

5.9

9.2

14,0

1.51

3,6

5,8

9.1

14,6

1.60

1,6

2.1

2,8

3,7

1.32

16

25

39

60

1,36

0.68

1.2

1,6

2,8

1.76

0,17

0,31

0.53

0,98

1,82

Алевриты пестрые Pg

5,6

7,9

11,0

14,0

1.41

6,1

8,4

13.0

16.0

1.38

1,7

2.3

зд

4.8

1.36

21

28

37

49

1,33

1,2

1.7

2.7

3,9

1.42

0,12

0,21

0.38

0.65

1,75

Глины серые J!

5,9

7,8

11,0

13.0

1.32

4,8

7,1

11,0

16.0

1.48

1,4

2.0

2,8

4.2

1,40

17

26

29

59

1,53

1,3

1.7

2.3

3,2

1.31

0.15

0,23

0.35

0.56

1,55

Конгломератовидные породы Т3

7.4

12,0

16,0

25,0

1.62

6,9

11,0

16,0

25.0

1,53

1,8

2.6

3,7

4.9

1,44

23

32

47

62

1,39

1,2

1.8

2,7

4,1

1.50

0,13

0,20

0.31

0.49

1.56

По сумме элементов (V) эти отложения по сравнению с нижележащими отличаются на 131,0, т.е. информативность рассматриваемых отложений невелика. Минералого-геохимическая обстановка в этих отложениях способствовала длительной транспортировке рудных элементов.

В поровых растворах отложений рудных элементов не установлено (рисунок 4.1). В солевых новообразованиях слабо концентрируется подвижная медь, несколько больше - молибдена - 3,5 %.

С органикой связано до 3% подвижной меди. При отделении углефицированной органики и последующем ее фракционировании (< 1,80; 1,80-2,16; 2,16-2,30; >2,30) установлено; что медь, свинец и другие элементы концентрируются преимущественно во фракции 1,80-2,16. По-прежнему в органике много подвижного молибдена- 33,3 %. Видимо, в эту вытяжку, предшествующую цитратной, перешла часть подвижного молибдена, связанного с гидроокислами металлов. Большая часть элементов прочно закреплена гипергенными и гипогенными минералами. С глинистыми минералами преимущественно каолинитами, связано в среднем: меди - 19,5 %; молибдена - 26,6 %; кобальта - 34,4 % и т.д. Основная часть элементов находится в соединениях с минералами группы железа как нераскристаллизованными, так и раскристаллизованными. В карбонатах железа концентрируются ограниченные количества элементов (меди - 17; цинка - 4,0; кобальта-0,4; молибдена - 0,1 *10 ’ %).

Отложения верхнего олигоцена представлены песчано-гравийными образованиями мощностью до 15 м. Это преимущественно аллювиальные образования. В частности, они выполняют русло палеореки, пересекающей участок с северо-запада на юго-восток. Среди них установлены также линзы глин с растительным детритом, свидетельствующем о старичных фациях.

Образования верхнего олигоцена по сравнению с остальными характеризуются пестротой нс только в механической, ио в вещественном составе и цветной окраске за счет гипергенных процессов. Это существенно затрудняет диагностику пород в различных частях описываемого участка.

Фракция 1,00-0,25 мм в этих породах достигает 68,1 %; фракция < 0,01мм снижается до 15,1 %. Гигроскопическая влажность их среди прочих отложений мезокайнозоя минимальна.

Для легкой фракции пород верхнего олигоцена характерны: кварц (90 %), полевой шпат (10 %). Среди терригенных минералов преобладают устойчивые. Содержание гидроокислов железа достигает 60 %. Впервые появляются золото, барит и другие продукты гипергенно-преобразованной надрудной части месторождения. Указанные минералы фиксируются "рубашками" соединений железа, окаймляющими зерна кварца и других минералов. Комплекс минералогических исследований свидетельствует о преобладании каолинита в тонкодисперсной фракции каолинита. В целом минералого-геохимическая характеристика этих отложений позволяет судить об их высокой зрелости. Содержание окиси кремния достигает в них 84,18 %, а в остальных, менее устойчивых соединений, резко снижается.

Характерной чертой этих отложений является исключительная по масштабам лимонитизация. Часть гидроокислов железа является сингенитичной. Она обусловлена размывом бурожелезняковых образований различного генезиса. Позднее лимонитизация была усилена эпигенетическими процессами. Ожелезненные пласты, глыбы, линзы, прожилки самой различной формы и размеров встречаются здесь повсеместно. Наложение гидроокислов железа происходило вне зависимости от напластования, контактов и носит сетчатый характер, подчиняясь преимущественно водно-физическим свойствам пород. В последующем в контуре потока минерализованных вод, направляющегося к Купоросному озеру, лимонитизация достигает максимального развития, охватывая всю толщу рассматриваемых отложений, превратив их или в железистый конгломерат, или образовав многочисленные прожилки, фиксирующие уровень стояния подземных вод.

Кроме лимонитизации в пределах действия потока минерализованных вод и карстовых просадок над зоной окисления, для отложений верхнего олиго цена характерна гидрослюдизация. Минерализованные воды обусловили также появление гипса, марганцовистых соединений, карбонатов меди и др. В шлифах образцов, отобранных в местах скопления этих минералов, наблюдаются крупные таблитчатые кристаллы гипса, ориентированные беспорядочно, иногда в виде волокон среди глинистого вещества. Марганцовистые минералы отмечаются как единичные сростки. Малахит присутствует в виде прожилков и пятен, приуроченных к контакту зерен гипса и вмещающих пород.

Содержания рудных элементов в этих отложениях довольно высокие (таблица 4.1). Максимальные содержания свойственны пестроцветным разностям верхнего олигоцена, залегающим непосредственно на глинистых отложениях нижней юры, являющихся водоупором. В местах воздействия минерализованных вод содержание элементов возрастает: меди до 1000; цинка и бария - 100; свинца и кобальта - 8; молибдена - 2*10'3 %. Коэффициенты аномальности достигают 10-200, т.е. средних и высоких (медь) значений. Благоприятные условия для циркуляции подземных вод в этих отложениях обусловили значительный привнос в них железа (V по сравнению с нижележащими отложениями достигает 8982,0), молибдена (т - 21,7 и более) и других рудных элементов. В результате по среднему содержанию элементов отложения верхнего олигоцена резко отличаются от нижележащих (V - 9035,0) и среди отложений мезокайнозоя они характеризуются максимальной информативностью.

С поровыми растворами связано ограниченное количество рудных элементов (рисунок 4.1). Более значительная связь подвижной части элементов установлена для органики. Со свободными гидроокислами железа связано меди -12,5 %, молибдена - 17,6 %. Проверка корелляционной связи между рудными элементами и железом показала, что таковая достигает для цинка +0,50; кобальта +0,46; свинца +0,42 при критическом значении 0,32.

С карбонатами связано до 20 % цинка. Проверка их корреляционной зависимости показала, что она достигает +0,45 при критическом значении 0,32. Значительная часть элементов обусловлена каолинитом: меди - 19,5; молибдена -23,8; кобальта - 12,9 %.

На участках воздействия минерализованных вод доля рудных элементов, сконцентрированных в новообразованиях (район профиля 47), существенно возрастает. На карбонаты, сульфаты, фосфаты приходится до 50 % меди и молибдена, несколько меньше цинка и свинца. С гидроокислами железа связано до 30 % меди и цинка. До 20 % элементов приходится на глинистые минералы.

Отложения миоцена развиты довольно широко. Мощность - их до 20 м. Они легко диагностируются, благодаря окраске - от красно- и пестроцветной в нижних горизонтах до зеленоцветной - в верхних. Первые являются дслювиально- пролювиальными отложениями, вторые - осадками озерных водоемов. Полнота разреза обычно не выдержана. Пестроцветный горизонт представлен песчано-глинистыми образованиями с бобовником бурого железняка, зеленоватый - монолитными плотными глинами с редкими линзочками более грубых разностей.

В составе пестроцветных отложений до 55 % глинистых минералов, 25 % кварца, в тяжелой фракции их - гетит, гидрогетит, гематит, пирит, барит и др. Среди глинистых минералов, как и в нижележащих толщах, преобладает каолинит. Об этом свидетельствуют данные и рентгеноструктурного анализа (2,34А°; 2,56А°).

В составе зеленоцветных образований глинистые минералы составляют 80 %, кварц - 15 %, в тяжелой фракции в единичных зернах - лейкоксен, ильменит. Тонкодисперсная фракция представлена монтмориллонитом. Во всех вышележащих образованиях монтмориллонит является ведущим.

Величина pH в породах пестроцветного горизонта, как и всех нижележащих, меньше 7, в породах зеленоцветного горизонта и вышележащих отложениях больше 7.

Из вторичных процессов для этих отложений характерны ожелезнение и омаргаицеваиие. Формы соединений железа обусловливают пёструю окраску этих отложений. Об этом свидетельствуют данные силикатного анализа, изучения водно-физических свойств, определение карбонатов, гипса, органических соединений и рудных элементов, проведенные нами для голубоватых и красноватых участков этих пород. Это подтверждается и минералогическим изучением тонкодисперсной фракции.

В зеленоцветных разностях, несмотря на значительное количество железа в закисной форме, мы нс наблюдали сидерита, что обусловлено малой подвижностью железа в этих условиях.

Вместе с минерализованными водами в эти отложения привносились дополнительные порции железа и марганца. Первый концентрировался преимущественно в нижней толще, второй - в верхней, г.е. пути этих элементов разошлись. Для образований марганца, как и железа, характерно сложное строение конкреций. Центральною часть их слагают лейсты, расположенные хаотично и представленные пиролюзитом, псиломеланом; периферийную часть обволакивает землистый вад.

Широко распространен в этих отложениях гипс, в основном поступающий из сульфатных вод. По разрезу прослеживается смена его форм и количества. В нижних (частично пестроцветных горизонтах) преобладают друзы в виде "роз". Выше по разрезу наблюдаются прожилковые разности волокнистого гипса с ориентировкой кристаллов, перпендикулярной к стенкам прожилков. Далее основную массу представляет кристаллический гипс, преимущественно в форме пластинок, занимающих до 70 % вмещающей массы. Накопление гипса сопровождается уплотнением глинистой массы. Заканчивается рассматриваемый горизонт монолитным гипсоносным пластом. Смена обстановки обусловила образование вокруг конкреций гипса своеобразной красной каймы, связанной с изменениями форм железа под воздействием кислых вод. Это явление особенно четко можно проследить в юго-восточной части карьера Южно-Гайского месторождения. Марганцовистые скопления выпадали после образования гипса. Отмечается здесь и малахит, который наложен на марганцовистые минералы и гипс. Он образовывался не только по поверхности гипса, но проникал и внутрь его но трещинкам, пустотам, часто замещая его. Все это можно проследить как визуально, так и в шлифах. Отмечаются скопления карбонатов кальция. Рассмотренные эпигенетические изменения максимально проявлены вблизи рудного карста, а также в контуре потока минерализованных вод.

Данные о среднем содержании рудных элементов в отложениях миоцена свидетельствуют о том, что для них по сравнению с нижележащими отложениями характерно повышенное содержание молибдена (таблица 4.1). Величина т" этого элемента в пестроцветном горизонте составляет 9,3, а в зеленоцветном относительно пестроцветного - 37,5. Наличие щелочного барьера в зеленоцветных разностях существенно сказалось на величине V этих образований, которая по сравнению с нижележащими достигает значения 6548,0, в частности в районе Купоросного озера, т.е. там, где они выходят на один гипсометрический уровень с отложениями верхнего олигоцена вблизи рудных тел и становятся объектом воздействия минерализованных вод одних и тех же горизонтов. По мере приближения к рудным телам гипсометрический уровень отложений миоцена повышается, воздействие минерализованных вод понижается, и величина V этих отложений становится < 2000.

Абсолютное содержание рудных элементов в данных отложениях на участке воздействия минерализованных вод достигает значений меди >1000,0; цинка - 300,0; свинца - 20,0; бария - 60,0; кобальта - 80,0; молибдена - 2,0*10'3%. Приурочены эти высокие содержания элементов главным образом к местам скоплений гидроокислов, сульфатов, карбонатов.

В пестроцветных разностях, в связи с достаточно высоким содержанием новообразований, доля подвижной части рудных элементов, связанных с ними, достигает 10-20 %. Особенно четко проявлена их связь с соединениями железа (марганца). Проверка величины корреляционной связи рудных элементов и железа показала, что она составляет для свинца +0,37; молибдена +0,46; марганца и меди +0,44; цинка +0,44; кобальта +0,70 при критическом значении 0,34.

В зеленоцветных разностях наиболее активным фиксатором рудных элементов является монтмориллонит. Смена гидроокислов железа в верхних горизонтах гидроокислами марганца приводит к росту концентрации в нем меди, цинка, кобальта и уменьшению свинца, бария и особенно молибдена. В гипсе, широко распространенном в этих отложениях, содержание элементов близко к фону (меди-4,7; цинка - 7,8; кобальта - 0,4; молибдена-0,2* 10’3 % и т.д.), и связаны они преимущественно с глинистым материалом, захваченным гипсом. Сами гипсовые прожилки и конкреции служат центрами осаждения рудных минералов, например, малахита, о чем было сказано выше. Здесь же концентрируются и минералы марганца. В составе последних содержание рудных элементов существенно повышается: меди - 3200; цинка - 260; кобальта - 60; молибдена - 1,9*10'3% и т.д.

Исследования глин миоцена, находящихся под воздействием бокового притока минерализованных вод, показали, что на таких участках начинает резко возрастать количество солевых новообразований кальция до 75, магния - 15, сульфат-иона-85, хлорид-иона- ПО мг/экв на 100 г навески. Величина минерализации достигает 10 %. В вытяжки переходит значительное количество марганца - 0,25 %; железа - 0,50 %. Доля воднорастворимой части невелика, особенно для молибдена - 4 %. Труднорастворимая часть в новообразованиях составляет 75 %. Это преимущественно карбонаты - малахит и другие. Доля глинистых компонентов в балансе рудных элементов в этой обстановке становится ограниченной. С ними связано до 30 % закрепленных форм.

Отложения плиоцена залегают несогласно на отложениях миоцена. Представлены они глинами и суглинками красного цвета. Мощность их достигает 10 м. Породы тонкодисперсны, весьма монотонны по сложению и окраске, вязкие. Отмечаются редкие включения неокатанного щебня кварца. Рассматриваются эти отложения как делювиальные образования. В них преобладают глинистые минералы - 57 %; кварц - 8 %, в тяжелой фракции -лимонит, гематит и другие соединения железа, а также марганца. Среди глинистых минералов превалируют монтмориллонит (14,4; 2,57А° ) и каолинит (4,48; 3,56А°). Об этом же свидетельствуют данные электронномикроскопического и термического анализов (рисунок 4.2). В этих отложениях по данным силикатного и химического анализов существенно возрастает содержание карбонатов, гипса. Реакция среды становится щелочной. Емкость поглощения достигает 73,0 мг/экв на 100 г навески.

Карбонатные новообразования преимущественно кальция представлены крупными конкрециями. Валовое содержание этих соединений велико. Гипсы в виде отдельных кристаллов, реже скоплений мелких кристаллов, несут большое количество примеси. Новообразования железа обильны и обуславливают цвет всей толщи. Их можно подразделить на поровые и внепоровые. Соединения марганца в виде конкреций тяготеют к гипсам. Центральная часть новообразований марганца - плотная, наружная -рыхлая. Содержание указанных соединений уменьшается снизу вверх и обусловлено привносом извне. По мере приближении к рудному телу, участкам рудного карста, контуру потока минерализовонных вод, количество и размеры новообразований возрастают, появляются новые - галлуазит, гидрослюда, малахит.

Среднее содержание рудных элементов в отложениях плиоцена свидетельствует о повышенном количестве бария и молибдена (таблица 4.1) обусловленным щелочной средой. Величина т2 для бария достигает 69,2, молибдена 71,2, т.е. указанные элементы весьма информативны. Вблизи рудного тела при относительно высоком уровне залегания этих отложений и ослабленного воздействия минерализованных вод величина V для них - 77,2. Но мере снижения уровня их залегания и усиления воздействия минерализованных вод, величина V достигает 1157,0 (в средней части потока) и, наконец, в районе Купоросного озера - 4415,0. Последняя в 2,5 раза меньше величины V отложений верхнего олигоцена вблизи рудного тела и в 1,5 раза отложений миоцена, залегающих на одном гипсометрическом уровне в районе Купоросного озера. Содержание элементов в отложениях плиоцена достигает: меди - 500, цинка - 40, бария и кобальта - 80, свинца - 10, молибдена - 1,5*1О 3%.

Изучение баланса рудных элементов в породах плиоцена показало, что с поровыми растворами связаны первые проценты меди, молибдена (рисунок 4.1). Столь же ограниченное количество подвижных микроэлементов обусловлено органическими соединениями. Значительная часть их прочно связана с компонентами тонко- и грубодисперсной части породы. Установлена значительная концентрация элементов типоморфного комплекса гидроокислами железа, марганца, карбонатами. Коэффициенты корреляции меди и марганца составляют +0,65, марганца и кобальта +0,94 при критическом значении 0,38.

Основная доля рудных элементов - 50 % меди, свинца, кобальта и 30 % бария - прочно связана с тонкодисперсной фракцией, имеющей монтмориллонит - каолинитовый состав. По свинцу, барию, цинку и молибдену намечаются четкие различия по параметру т“ отложений миоцена и плиоцена.

Четвертичные отложения представлены элювиально-делювиальными суглинками и глинами мощностью до 7 м. Фракция < 0,01 мм преобладает -80,9%. Цвет их преимущественно желто-бурый. Породы неслоистые, с включениями обломков коренных пород, остатков корней растений.

Микроморфологичсский анализ свидетельствует о преобладании в суглинках нерасчленённой массы и округлых агрегатов. Агрегаты образованы как на месте, так и привнесены со стороны. Тонкодиспсрснос вещество преимущественно скоагулировано. В легкой фракции преобладают глинистые минералы, кварц - 55 %, в тяжелой - соединения железа - 60,5 % и марганца - 17,55 %. Характерным минералом является эпидот. Тонкодисперсная фракция не имеет четковыражепного облика. Преобладают гидрослюда и монтмориллонит (рисунок 4.2). О смешанном составе (50 % гидрослюды и 50 % монтмориллонита) рассматриваемых суглинков свидетельствуют также данные расчета кристалле - химических формул согласно Б.Б. Звягина. Кратковременность формирования четвертичных отложений, видимо, обусловила их слабое гипергсннос преобразование и сохранность в терригенной фракции - незрелых минералов, таких как эпидот, а среди тонкодисперсной - монтмориллонита. Емкость поглощения достигает значения 76,4 мг/ экв на 100 г навески.

Из новообразований преобладают карбонаты, особенно в средневерхнечетвертичных отложениях. Они представлены криптокристаллическим кальцитом с размером зерен до 0,1мм, который цементирует породу, его содержание - 15 % и более. Часты конкреции (белоглазка и др.) преимущественно округлой, реже вытянутой формы, также мицеллевидные скопления размером до нескольких десятков миллиметров. Строение конкреций сложное. Наружная часть - мучнистая масса, далее - плотная масса и, наконец, центральная - полая с небольшим количеством захваченных частиц. Часты трещины усыхания. Формирование их шло в несколько этапов. Основную массу составляют минералы кальция, реже магния, что подтверждается и при термическом анализе. В них отмечаются сорбированные натрий и кальций. Относительно вмещающих пород, в рассматриваемых новообразованиях, установлено повышенное содержание алюминия в составе захваченных частиц в ходе метасоматического роста из

Суглинки желто-бурые - Qn-ш

Разрез 33, проба 299

Глины красно-бурые - N2

Разрез 57, проба 452

Глины зеленоцветные - N| Разрез 71, проба 577

Глины красноцветные - Nj 2

Разрез 71, проба 574

Алевриты песгрые - Pg?1 Разрез 57, проба 440

Глины темно-серые - J| Разрез 65, проба 504

Конгломератовидные породы

3

Разрез 65, проба 501

Термограммы и элсктронномикроскопичсскис снимки мезокайнозойских отложений Южно-Гайского месторождения коллоидальных растворов с последующим переходом в гель

Рисунок 4.2 - Термограммы и элсктронномикроскопичсскис снимки мезокайнозойских отложений Южно-Гайского месторождения коллоидальных растворов с последующим переходом в гель. Накопление карбонатов идет на глубинах 0,4-2,0 метров от поверхности.

Ниже этих новообразований накапливается гипс. Он представлен коркой, плотными сростками, рыхлыми скоплениями. Образование его возможно за счет водноионных растворов, перемещающихся снизу в пленочном состоянии и частично бокового привноса сульфатными водами из зоны окисления.

На участках активного воздействия подземных вод в понижениях, вдоль водонасыщенных зон нарушений, в контуре водного потока, направляющегося от рудной залежи, в четвертичных глинах и суглинках установлено повышенное количество новообразований железа и марганца. Их содержание несравненно выше, чем в подстилающих породах. Они представлены рыхлыми скоплениями, "диффузионными кольцами", хлопьевидными образованиями, реже пустотелыми шариками, трубочками (за счет органики). Содержание железа и марганца в новообразованиях достигает 60 %, остальное - нерастворимый остаток - захваченные частицы пород.

Средние содержания рудных элементов в рассматриваемых отложениях (таблица 4.1) свидетельствуют об относительно пониженном значении большинства подвижных элементов (молибден и др.) и повышенном - малоподвижных (бария и др.).

К наиболее информативному элементу рассматриваемой толщи следует отнести кальций (т2 - 55,3). Рудные элементы слабо информативны. Величина V для суглинков вблизи рудной залежи ограничивается значением 50,7. По мере приближения к Купоросному озеру, благодаря воздействию минерализованных вод, величина V возрастает до 234,0, и тем не менее она является наиболее низкой среди отложений мезокайнозоя (кроме нижней юры). Среди четвертичных отложений мы практически нс наблюдаем проявлений минералов рудных элементов. Максимальное содержание последних достигает: меди-150, цинка и бария - 60, свинца и кобальта - 5, молибдена - 2* 10'3 %.

Баланс рудных элементов желто-бурых суглинков аналогичен балансу красно-бурых глин. Характерной чертой является дальнейшее возрастание доли рудных элементов, закрепленных в тонкодисперсной фракции. Содержание меди, связанной с этим компонентом, составляет 60,6 %, свинца - 51,3 %, кобальта - 51,7 %. В суглинках сохраняется, но в меньшей степени, связь закрепленной части рудных элементов с соединениями железа и марганца. Уменьшение связи рудных элементов с новообразованиями марганца сказалось и на коэффициенте корреляции. Последний становится выше критического значения при 5 % уровне значимости только для меди, свинца, кобальта.

Элементы типоморфного комплекса концентрируются в отложениях мезокайнозоя также, как и в коре выветривания, образуя в районе рудного тела ореолы, а к юго-востоку от него потоки (рисунки 4.3, 4.4, 4.5). Начинаются они вдоль Гайской зоны разломов (юго- восточного контакта рудного тела), т.е. ореолы относительно последних имеют асимметричный вид. Вначале они охватывают преимущественно нижние горизонты отложений мезокайнозоя, но по направлению к депрессии постепенно пропитывают всю семидесятиметровую толщу от коры выветривания до почвенного покрова. Ореолы в районе рудного тела, в отличие от коры выветривания, в плане сплошь охватывают все пространство. Они выходят далеко за контуры ореолов, как в породах палеозоя, так и коры выветривания. К востоку от рудного тела в основной поток с севера вливается дополнительный, связанный с Гайским месторождением, отстоящим от рассматриваемого на расстоянии 2 км. Суммарный поток имеет сложное извилистое строение. Протяженность его более 4000 м. В центральной части участка, в пределах Калиновской зоны разломов за счет подпитывающих вод он расширяется на север и на юг.

Рисунок 4.3 - Ореолы типоморфного комплекса элементов в

отложениях мезокайнозоя Южно-Гайского медноколчеданного месторождения

[ о, |l [ о, |2 рйп~|з | т |4 ЮЬ [(gap]? f В I* Ю|э Г5^-. И ?§3”

/- ортозлюбиальные яондша фты дершин и прибери инны х участкоб на молодом маломощном (о-зм) злюбио-делюбии и коренных породах; 2-ортоэлю-биольны е ландшафты на четвертичном злюбио-делюбии (мощность о-юм) и коре быбетрибания; з-нео-паразлюбиальные ландшафты на четвертичных и палео ген-неогенобых отложениях (мощность 3-20м); 4-параэлюбиальные ландшафты на юрских, палеоген-неогенобых и четбертичных отложениях (мощность более гон); з-контур собре-менноео суперакбального ландшафта; S-границы ландшафтоб; 7-изолинии мощностей мезокайнозойских отложений; е-рубы медные и медно-иинкобые сплошные-, а-погребенный рубный карст; 10-ореолы тапояорфиого гоиплекса элементов 6 изобероятностных линиях;

, ОРСКИЙ ЗРАЛ •л:ОЖН0- гдйское )

Си

и

Zn

Р6

Ва

Ореолы Си, Zn, Pb, Ва, Мо, Сов отложениях мезокайнозоя Южно-Гайского медноколчеданного месторождения

Рисунок 4.4 Ореолы Си, Zn, Pb, Ва, Мо, Сов отложениях мезокайнозоя Южно-Гайского медноколчеданного месторождения

РАЗРЕЗ 37

Ореолы типоморфного комплекса элементов в отложениях мезокайнозоя Южно-Гайского медноколчеданного месторождения

Рисунок 4.5 - Ореолы типоморфного комплекса элементов в отложениях мезокайнозоя Южно-Гайского медноколчеданного месторождения

Район Купоросного озера

1- почвенно-растительный слой; 2- суглинки желто-бурые - Qn.ni; 3- глины, суглинки красно-бурые - N2; 4- глины зеленовато-серые - Nj1'2; 5- глины красноцветные - N]12; 6- пестроцветные глины - N/*; песчано-гравийные галечные отложения - Pg33; алевриты, глины сероцветные - Jj; конгломератовидные и брекчиевидные образования - Т3; 10- пестроцветная глинистая зона коры выветривания; И- глинисто-дресвянощебенистая зона коры выветривания; 12- зона окисления; 13- диабазы, диабазовые порфириты; 14- туфы, туфобрекчии, лавобрекчии плагиоклазовых порфиритов основного состава: а) мелкообломочные, б) крупнообломочные; 15 - лавы, лавовые брекчии, туфобрекчии, туфы, туфоагломераты андезито-дацитового состава; 16-кварцевые и бескварцевые альбитофиры, их туфы, туфобрекчии, измененные до состояния кварцитов и сирицито-кварцевых пород: а) массивные, б) рассланцованные; 17- песчаники, туфопесчаники, туффиты и глинистые алевролиты; 18- медные и медпо-ципковые руды сплошные; 19- геологические границы пород: а)достоверпые, б) предполагаемые; 20- линии тектонических нарушений: а) достоверные, б) предполагаемые; 21- скважины, опробованные, их номера; 22- ореолы типоморфного комплекса элементов в изовероятностных линиях

Рисунок 4.5, лист 2

Так же, как и в районе рудного тела, (контуры) потока в отложениях мезокайнозоя значительно шире, чем в подстилающей коре выветривания. Максимальной ширины ореол достигает в песчанистых разностях верхнего горизонта нижней юры, по всей мощности отложений верхнего олигоцена и нижнем горизонте отложений миоцена.

В разрезе ореолы или грибообразные, как над рудным телом, так и ореолами в коре выветривания, породах палеозоя, зонами нарушения, по которым циркулируют минерализованные воды, или линзообразные в пределах потока (рисунок 4.5).

Наиболее обширная площадь у ореолов меди, цинка, свинца (таблица 4.2, рисунок 4.2), т.е. закономерность пространственного распределения ореолов, установленная для вышерассмотренных сред, сохраняется и здесь.

Параметры ореолов в отложениях мезокайнозоя относительно коры выветривания и пород палеозоя рассматриваемого месторождения являются максимальными (таблица 4.2). То же следует сказать о соотношении параметров ореолов в мезокайнозое Южно-Гайского месторождения и Весеннего (Джусинского). Соотношение размеров ореолов в этих отложениях и сечениях рудных тел является максимальным относительно других сред на месторождении. Компоненты, с которыми связаны рудные элементы и формы нахождения последних в ореолах весьма разнообразны.

Ниже рассматриваются формы нахождения основных элементов, формирующих ореолы месторождения, в порядке расположения в зональной колонне снизу вверх.

Молибден. Основными фиксаторами его являются гидроокислы металлов (таблица 4.3). Ряд сорбционной способности отдельных компонентов относительно молибдена может быть представлен: гидроокислы железа > монтмориллонита > каолинита. Сорбирование молибдена происходит путем анионного обмена с гидроксильной группой.

Таблица 4.2 - Основные характеристики геохимических ореолов в отложениях мезокайнозоя Южно-Гайского месторождения

Наименование

Единиц, измерения

Медь

Цинк

Свинец

Барий

Мышьяк

Серебро

Кобальт

Молибден

Максимальное аномальное содержание

1O'J5%

1000

500

100

600

-

-

60

20

Коэффициент аномальности

250

125

67

24

40

0,6

50

100

Площадь ореола на уровне минимальноаномального содержания

м2

3067000

2981000

2518000

268000

66000

1777000

2403000

2505000

Продуктивность

м2%

111877

41198

1820

26750

1980

5,71

1663

483

Мощности ореола на уровне минимальноаномального содержания

м

40

40

40

40

30

40

40

40

Запасы

т

69129

25231

1895

22680

950

3

1036

286

Таблица 4.3 - Распределение молибдена в основных компонентах отложений мезокайнозоя Южно - Гайского мсдноколчсанного месторождения, % от валового содержания.

Наименование

отложений

Возраст отложений

Валовое содержание в исходных пробах

Подвижная часть, переходящая в вытяжку

преимущественно из:

Закрепленная часть в остатке после вытяжек

Поровых растворов

Солевых новообразований

Органических соединений

Г идроокислов железа и марганца

В тонкодисперсной фракции

В грубодисперсной фракции

Почвенно -растительный слой

Qiv

0,1-0,2

0,3

4,6

-

10,9

51,1

33,1

Суглинки желто - бурые

Qii-iii

0,1-0,4

0,2

1,4

1,6

3,5

Всего

93,3

Глины красно-бурые

N2

0,3 - 0,5

0,2

1,9

0,8

5,3

Всего

91,8

Алевриты светлые

Pg?

0,6-1,5

0,0

13

31,3

17,6

23,8

26,0

Глины серые

Jl

0,1-0,3

-

3,5

33,7

8,7

26,6

27,5

Конгломсратовидныс породы

Тэ

0,1 -0,2

0,2

2,9

9,5

7,8

11,5

68,1

Кора выветривания

т2

<0,05 - 0,2

0,1

6,4

-

8,0

Всего

85,5

В разрезах Южно-Гайского месторождения наибольшая концентрация рассматриваемого элемента отмечается в горизонтах, интенсивно обогащенных гидроокислами железа. На долю, связанную с гидроокислами марганца, приходится 19,6 % подвижного молибдена. Менее значимыми фиксаторами молибдена являются глинистые минералы.

В зависимости от состава последних - преимущественно каолинитового в отложениях верхнего триаса до монтмориллонитового в почвенном покрове, доля связанного с ними молибдена колеблется от 11,5 % до 51,1 % (таблица 4.3). С остальными компонентами пород связано ограниченное количество этого элемента.

Кобальт. Этот элемент активно взаимодействует с гидроокислами, преимущественно марганца. Последние широко распространены именно в отложениях мезокайнозоя. Связь кобальта с марганцем подтверждается коэффициентами корреляции, достигающими значений +0,94, +0,99 при критическом значении 0,30. Менее характерна для кобальта связь с глинистыми минералами.

Медь. Собственные минеральные формы меди, за исключением силикатов и фосфатов, могут создаваться кратковременно и быстро разрушаются под воздействием кислых вод. В результате элемент мигрирует далее до закрепления более устойчивыми фиксаторами. В условиях кислой среды (Южно-Гайское месторождение) к таковым следует отнести глинистые минералы, а также гидроокислы металлов (рисунок 4.6). Преимущественно каолинитовый состав тонкодисперсной фракции в нижних горизонтах мезокайнозоя, перемещение в составе кислых вод приводят, в конечном счете, к существенному рассеянию меди в рассматриваемых отложениях. В верхних горизонтах мезокайнозоя там, где создается щелочная обстановка, широко развиты солевые новообразования, создаются условия для фиксации меди в форме собственных минеральных соединений и их дальнейшей сохранности.

Подвижная часть, переходящая в вытяжки преимущественно из: поровых солевых органических гидроокислов

Закрепленная часть в остатке после вытяжек:

В ТОННОДИС- 8 Груб0ДИС-

персной фракции перемой фракции

растворов, новообразований, соединений, те к ип.

Рисунок 4.6 - Распределение меди в основных компонентах пород в контуре геохимических ореолов в районе рудных тел (раз. 169) Южно-Гайского медноколчеданного месторождения, в % от валового содержания

181

Здесь развиваются малахит, азурит и ряд других образований, в которых доля подвижной части меди достигает 60-75 % (рисунок 4.6). Закрепленная часть меди ограничивается 25-40 %. В отложениях миоцена и четвертичных в тонкодисперсной фракции начинает преобладать монтмориллонит. Это приводит к существенному росту доли меди, связанной с этой фракцией, от 19,5 % в отложениях нижней юры до 60,6 % в четвертичных отложениях.

В гипогенных рудах и породообразующих минералах, органических соединениях, поровых растворах содержится ограниченный процент меди от валового количества.

Цинк. Распределение цинка в отложениях мезокайнозоя во многом аналогично меди. Об этом свидетельствует обсчет коэффициентов корреляции, которые оказались высокими и положительными в абсолютном большинстве выборок. Главными фиксаторами элемента остаются глинистые минералы. В решетках последних цинк совместно с магнием замещает алюминий вплоть до образования самостоятельных алюмосиликатов. Жесткими реагентами нам удалось установить, что из 90 % закрепленного цинка приходится на алюмосиликатные соединения. Об устойчивости последних свидетельствуют ореолы цинка, которые прослеживаются в отложениях мезокайнозоя там, где ореолы меди были разрушены под воздействием кислых вод. Соединения цинка с гидроокислами железа и марганца менее характерны, в связи с более узким диапазоном pH, в котором происходит сорбция элемента. Изучение баланса цинка в породах мезокайнозоя, даже в контуре интенсивного геохимического ореола, не установило высокозначимой связи элемента с этими компонентами (таблица 4.4). Высокая щелочность среды в верхних горизонтах мезокайнозоя обусловила связь цинка с карбонатами в количестве до 29,4 % от валового содержания. Абсолютное содержание его в этих соединениях нс превышает 0,05 %, и самостоятельных минералов здесь не образуется. Просмотр многочисленных шлифов и шлихов не обнаружил минералов цинк.

Таблица 4.4 - Распределение цинка в основных компонентах отложений мезокайнозоя в контуре геохимических ореолов рудных тел (разрез 169) Южно - Гайского месторождения, в % от валового содержания.

Наименование

отложений

Возраст отложений

Валовое содержание

Подвижная часть, переходящая в вытяжку

преимущественно из:

Закрепленная часть в остатке после вытяжек

Поровых растворов

Солевых новообразований

Органических соединений

Г идроокислов железа и марганца

Глины зеленовато -серые с включениями малахита

N,1-2

170,0

0,1

29,4

0,0

1,2

69,3

Алевриты светлые с включениями малахита

Р&3

53,0

0,4

9,4

0,1

13,2

76,9

183

Связь цинка с сульфатами не подтвердилась. С органическими соединениями, поровыми растворами связано не более 1% цинка.

Свинец. Основными фиксаторами его являются глинистые минералы и гидроокисям металлов. В первых он замещает кальций и магний и прочно закрепляется. На долю этого компонента приходится в среднем 31,5% свинца от его валового содержания. С гидроокислами железа и марганца связано до 30,2 % свинца. В конторе геохимического ореола повышенное содержаниегидроокислов марганца обусловило связь с ним до 15,0 % свинца. Намечается тенденция к связи элемента с органическими соединениями - подвижная часть до 4,4 %. По сравнению с вышерассмотренными элементами существенная доля свинца связана с гипогенными минералами.

Барий. В отложениях мезокайнозоя барий сохраняется в минеральных формах. В гидроокислах металлов он также присутствует как механическая примесь.

Приведенные выше сведения о минералогических и геохимических особенностях отложений мезокайнозоя в пределах интенсивно окисляющегося медноколчеданного месторождения, каким является

Южно-Гайское, свидетельствуют об огромных масштабах гипергенных преобразований, происходящих в них. Они привели к существенному изменению условий залегания рассматриваемых отложений - просадкам над рудной залежью и вдоль погребенного потока.

Первая система нарушений представлена двумя воронками (рисунок 4.7, 4.8), 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 его длинной оси (длина ее в 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 кайнозойских отложений, выполняющих эту просадку.

юз

Южно-Гайскос месторождение. Кора выветривания

Рисунок 4.7 - Южно-Гайскос месторождение. Кора выветривания.

верхнеолигоценовые, миоценовые, плиоценовые и четвертичные отложения,

нарушенные рудным карстом

Южно-Гайское месторождение. Рудный карст. Фрагмент юго-восточного борта

Рисунок 4. 8 - Южно-Гайское месторождение. Рудный карст. Фрагмент юго-восточного борта

Над южной частью рудного тела расположена карстовая воронка округлой формы (диаметр се 200 м на поверхности, глубина 55 м, ширина дна вблизи зоны окисления 80 м). Борта просадки несколько положе по сравнению с северной. Она выполнена преимущественно плиоценовыми и четвертичными отложениями. Более древние отложения характеризуются слабым увеличением мощности.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >