CC BY
242
УДК 553.435
АК-СУГСКОЕ МЕДНО-МОЛИБДЕН-ПОРФИРОВОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ: ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ПОРОД И РУД
© А-Д.О. Монгуш1, В.И. Лебедев2
:Тувинский государственный университет, 667000, Россия, Республика Тыва, г. Кызыл, ул. Ленина, 36. 2Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов СО РАН, 667010, Россия, Республика Тыва, г. Кызыл, ул. Интернациональная, 117а.
Изучены породы и руды Ак-Сугского медно-молибден-порфирового месторождения. Охарактеризованы основные петрографические разновидности рудовмещающих пород и минеральный состав руд. Рассмотрены две разновидности руд: первичные сульфидные и окисленные. Установлена последовательность отложения минеральных ассоциаций руд.
Библиогр. 3 назв. Ил.10.
Ключевые слова: Ак-Суг; халькопирит; борнит; молибденит; порфир; гидротермальный процесс.
AK-SUG COPPER-MOLIBDENUM-PORPHYRY DEPOSIT: MINERAL COMPOSITION OF ROCKS AND ORES
A-D.O. Mongush, V.I. Lebedev
Tuva State University, 36 Lenin St., Kyzyl, Republic Of Tyva, 667000, Russia.
Tuva Institute of complex natural resources development, SB RAS, 117a Internacionalnaya St, Kyzyl, Republic Of Tyva, 667010, Russia.
The rocks and ores of the Ak-Sug copper-molybdenum-porphyry deposit were surveyed. The main petro-graphic varieties of ore-bearing rocks and mineral composition of ores were described. Two varieties: primary sulfide and oxide ores were considered. The sequence of ore mineral associations deposition was determined.
3 references. 10 figures.
Key words: Ak-Sug; chalcopyrite; bornite; molibdenite; porphyry; hydrothermalprocess.
Ак-Сугское месторождение мед-но-молибден-порфировых руд находится в верховьях одноименной реки на южном склоне Восточного Саяна в его сочленении с Западным Саяном по зоне Кандатского разлома. Структура месторождения определяется строением Ак-Сугского интрузивного массива, который располагается на сопряжении Ак-Сугского и Челдезрикского региональных разломов. Ак-Сугский разлом, ограничивая интрузив с севера, имеет близширотное, а Челдезрикский - северо-западное простирание. Для Ак-Сугского массива характерна куполовидная ассиметричная клиновидная форма с крутым (70-80°) падением контактов под вмещающие породы. Массив
ориентирован в северо-западном направлении.
В геологическом строении рудного поля принимают участие преимущественно гранитоиды Ак-Сугского интрузивного массива девонского возраста. Они распространены в центральной, северной и восточной его частях, а на западном и южном флангах окаймляются вулканогенно-осадочными отложениями толтаковской свиты (?D2). Вул-каногенно-осадочные отложения представлены средне-крупнозернистыми вулканомиктовыми песчаниками вишнево-бурового цвета с прослоями гравелитов, мелкогалечных конгломератов и залежами литокристаллокластических туфов кислого состава. Вулканогенные
:Монгуш Ай-Демир Олегович, аспирант кафедры физической географии и геоэкологии естественно-географического факультета, тел.: 89233840000, e-mail: [email protected]
Mongush Ai-Demir, Postgraduate of the Department of Physical Geography and Geoecology of Natural Geographical Faculty, tel.: 89233840000, e-mail: [email protected]
2Лебедев Владимир Ильич, доктор геолого-минералогических наук, директор, тел.: 8(39422) 21853. Lebedev Vladimir, Doctor of Geological and Mineralogical sciences, director, tel.: 8(39422) 21853.
обломки сцементированы глинистым и карбонатно-железистым материалом. Эффузивные породы представлены плотными и массивными андезито-выми и диабазовыми порфиритами тем-но-серозеленого цвета с редкими вкрапленниками полевого шпата. Девонский возраст пород толтаковской свиты до настоящего времени остается дискуссионным [1].
Ак-Сугский интрузивный массив сформирован в несколько фаз, образующих гомодромный ряд от диоритов и габбро по периферии до плагиогранитов и кварц-плагиоклазовых порфиров в его центральной части [2]. В составе массива выделяется три группы пород, соответствующих фазам его формирования: первая представлена габбро, диоритами, кварцевыми диоритами и тоналитами; вторая - порфировидными гранодиори-тами, тоналитами и плагиогранитами; третья - порфирами.
Породы первой фазы занимают около 75% площади интрузивного массива, причем в его северной части развиты тоналиты и кварцевые диориты, а в южной - габбро и кварцевые диориты. Более основные разности пород тяготеют к периферии массива. Основной объем массива (80-90%) приходится на среднезернистые порфировидные диориты зеленовато-серого цвета, минеральный состав которых представлен плагиоклазом (55-65%), роговой обманкой (10-20%), биотитом (5-10%), кварцем (8-15%) и акцессорными (1,2%) минералами (магнетит, апатит, сфен).
Породы второй фазы слагают совместно с породами третьей фазы вытянутое в северо-восточном направлении тело в центральной части массива. Оно сложено преимущественно порфи-ровидными средне-мелкозернистыми тоналитами и плагиогранитами светлосерого и зеленовато-серого цвета. Минеральный состав их относительно прост и выдержан: плагиоклаз, роговая обманка, биотит, кварц, калишпат, магнетит, апатит, сфен, циркон. Общая особенность пород второй фазы - нали-
чие порфировидных вкрапленников в относительно мелкозернистой основной массе, а также высокая степень гидротермальной проработки в зоне орудене-ния - от фации кварц-серицитовых ме-тасоматитов до аргиллизитов. Наиболее яркой отличительной особенностью порфировидных тоналитов является наличие крупных (4-7 мм в диаметре) фенокристов кварца.
К породам третьей фазы отнесены порфиры, которые образуют штоко-образное тело в центре массива. К нему приурочена основная часть промышленного оруденения. По структурно-текстурным особенностям выделяются два типа порфиров, для которых характерны различия в неоднородности внутреннего строения, обусловленные соотношением доли порфировых выделений в основной массе, вариациями размера фенокристов.
Наиболее ранними являются порфиры первого типа (аплитовой структуры), слагающие тело неправильной формы размером 500х300 м в западной части массива. Основная масса породы (40-60%) сложена кварцем, калишпатом и плагиоклазом (рис. 1). Из-за интенсивного изменения пород и очень мелкого размера порфировых индивидов (до 0,1 мм) определить количественное соотношение этих минералов не пред-
Рис. 1. Порфиры первого типа:
Кв - кварц; Пл - плагиоклаз; Срц - серицит. Прозрачный шлиф. Николи скрещены
ставляется возможным. Акцессорные минералы представлены апатитом, магнетитом, цирконом и сфеном. Порфировые выделения кварца и плагиоклаза представлены двумя генерациями, различающимися по форме и размерам. Кварц-1 имеет преимущественно форму правильных многоугольников размером 3-6 мм, кварц-2 имеет округлую или овальную форму. Плагиоклаз наблюдается в виде кристаллов короткопризма-тического габитуса, которые часто образуют ступенчатые сростки или гломе-ропорфировые скопления. Размер кристаллов плагиоклаза первой генерации 2-3 мм, редко более 3 мм, второй - 0,50,7 мм (см. рис. 1).
Порфиры второго типа, внедрившиеся позднее, сконцентрированы в центральной части массива. В наименее измененных разностях этих пород отчетливо проявлена порфировая структура (рис. 2), обусловленная наличием изометричных фенокристов кварца (1-3 мм), коротко призматических индивидов и сростков плагиоклаза (до 3 мм), а также роговой обманки, замещенной хлоритом. Основная масса породы (4060%) характеризуется наличием хорошо различимых зерен кварца, калишпата и плагиоклаза размером 0,2-0,3 мм.
Рис. 2. Порфиры второго типа:
1 - кварц. Прозрачный шлиф. Николи скрещены
Кварц, составляющий 50-55% основной массы, совместно с калишпатом (30-40%) образует аплитовую структуру, а в некоторых участках в сочетании со значительным количеством плагиоклаза - гипидиомофнозернистую (см. рис. 2).
Степень изменения ранних и поздних порфиров одинакова, но в первых она соответствует фации серицит-кварцевых метасоматитов, а во вторых -фации кварцевых метасоматитов (окварцевание). С порфирами ранней генерации связано формирование основной массы медно-порфирового ору-денения, а поздняя генерация была гораздо менее продуктивной и сопровождалась интенсивным окварцеванием, что привело к образованию в центральной части Ак-Сугского интрузивного массива «кварцевого ядра».
В целом породы Ак-Сугского интрузива обладают многими общими чертами: гипабиссальными условиями образования; интенсивными гидротермальными изменениями; одинаковым минеральным составом пород; сходной последовательностью кристаллизации минералов во всех группах пород.
Образование многофазной интрузии и связанного с ней оруденения Ак-Сугского месторождения происходило длительное время. Метасоматическая зональность Ак-Сугского месторождения свидетельствует о его соответствии модели типичного объекта медно-порфировой рудной формации. Как на многих месторождениях этого типа, внешняя зона измененных пород представлена пропилитами, промежуточная - кварц-серицитовыми метасоматитами и аргиллизитами, а внутренняя - существенно кварцевыми метасоматитами.
В процессе становления Ак-Сугского массива отделение металонос-ных флюидов было неоднократным, что и привело вначале к формированию связанной с ранней фазой обширной зоны пропилитизации, а затем наложенных зон калиевого, кварц-серицитового и кварцевого метасоматоза и аргиллиза-
ции, обусловленных воздействием более кислых по составу поздних фаз. Образование большей части промышленного золото-медно-молибден-порфи-рового оруденения произошло вслед за внедрением порфиров ранней генерации. С поздней фазой порфиров связано переотложение ранее образовавшихся руд и формирование богатых скоплений в виде круто падающей пластинообраз-ной залежи, ориентированной в широтном направлении в трещинной зоне Ак-Сугского разлома. Поздняя фаза порфи-ров была рудоносной в гораздо меньшей степени, чем первая. Она сопровождалась интенсивным окварцевани-ем, что и привело к образованию в центральной части месторождения «кварцевого ядра». К северу от него развита кварц-серицитовая зона с богатыми медно-молибден-порфировыми рудами, затем следует пропилитовая с преимущественно прожилковой пиритовой минерализацией.
По составу медных минералов на Ак-Сугском месторождении выделяются следующие разновидности руд: пи-рит-халькопиритовые и халькопирит-пиритовые, пирит-борнит-халькопири-товые, блеклорудно-(пирит)-халькопи-ритовые, (халькопирит)-халькозиновые и самородномедные. Наиболее распространенными типами являются халькопирит-пиритовые и пирит-борнит-халькопиритовые руды.
Халькопирит-пиритовые руды (рис. 3) прожилковой и прожилково-вкрапленной текстуры развиты преимущественно в южной части, а также отмечаются в восточной и северной частях северного фланга Ак-Сугского месторождения.
Пирит-борнит-халькопиритовые и халькопирит-борнитовые руды (рис. 4) прожилкового, вкрапленного и прожил-ково-вкрапленного облика широко распространены в северной части Ак-Сугского месторождения. Блеклорудное оруденение характерно для глубоких горизонтов в центре и на западе северной
Рис. 3. Халькопирит-пиритовая руда:
Хп - халькопирит; Пр - пирит.
Полированный шлиф
части месторождения. Халькозиновые руды проявлены на северо-западе северной части месторождения. Самород-номедные руды отмечаются в западной части месторождения.
Основными ценными компонентами промышленных руд месторождения являются медь и молибден, а второстепенными - золото, серебро и рений.
Рис. 4. Пирит-борнит-халькопиритовая руда:
Бр - борнит; Бл.р - блеклая руда.
Полированный шлиф
В результате изучения полированных шлифов на Ак-Сугском месторождении были определены 32 рудных минерала: пирит, халькопирит, борнит, халькозин, ковеллин, теннантит, молибденит, галенит, энаргит, сфалерит, ди-генит, клаусталит, пирротин, марказит, сфалерит, гессит, золото, самородная
медь, науманнит, калаверит, петцит, рутил, гематит, магнетит, ильменит, малахит, азурит, вольфрамит, куприт, тено-рит, делафоссит и водный минерал железа. Из них главными рудными минералами Ак-Сугского месторождения являются халькопирит, борнит, пирит, молибденит, тенантит, халькозин, энаргит, самородная медь, золото и рутил.
Халькопирит присутствует во всех типах руд Ак-Сугского месторождения в виде интерстиционной вкрапленности аллотриоморфных агрегатов, слагает как мощные (до 2 см), так и тонкие (до волосовидных) прожилки, а также встречается в виде тонких пластинчатых включений в борните.
Пирит является главным сульфидным минералом в верхней части разреза Ак-Сугского месторождения, а в нижней - отмечается спорадически в виде ксеноморфных включений в других сульфидах. Вкрапленники имеют размер от 50 до 300 мкм и обычно окаймляются халькопиритом (рис. 5).
Рис. 5. Вкрапленники пирита.
Полированный шлиф
Для верхней части месторождения характерны зоны карбонат-кварц-пиритовой минерализации. Пирит в этом случае представлен идиоморфными кристаллами размером от 0,1 до 2 мм, которые разделены нерудными минералами и иногда подвержены катаклазу (рис. 6). По химическим анализам в составе пирита примеси не установлены.
Борнит характерен для нижней части разреза месторождения, хотя иногда встречается и в верхней. Он ассоциирует с халькопиритом или с халькозином, являясь преобладающим минералом. Иногда образует включения и прожилки в халькозине, а также самостоятельные вкрапленники или срастания с теннантитом и/или энаргитом.
Рис. 6. Округлые вкрапленники пирита (Пр-1) на фоне нерудного агрегата с вкрапленностью более мелкого кристаллического пирита кубического габитуса (Пр-2). Полированный шлиф
Подобно халькопириту борнит формирует аллотриоморфные обособления, вплоть до интерстиционных (рис. 7). Он подвергается замещению халькозином (дигенитом) в борнит-халькозиновых рудах, а в гипергенных условиях — ковеллином. В единичном определении в составе борнита обнаружена примесь серебра (0,5%).
Теннантит присутствует во всех типах руд Ак-Сугского месторождения, а в западой и центральной частях северного фланга рудного поля является главным минералом. Он подобно халькопириту и борниту образует аллотрио-морфные или интерстиционные вкрапленники и прожилки, обычно в ассоциации с этими минералами. Теннантит замещает энаргит, иногда образует каемки на границе халькопирита и нерудных минералов.
Рис. 7. Крупное зерно борнита (Бо) с выделениями пирита (Пи) и халькопирита (Хп).
Полированный шлиф
Молибденит встречается в виде лейстовидных кристаллов размером в десятки микрон (редко до 150 мкм) и их агрегатов размером до 300 мкм, распределен почти по всей мощности рудной залежи. В большинстве этот минерал локализован в карбонат-кварцевых и кварцевых жилах и прожилках. Приуроченная к прожилкам разновидность молибденита может находиться как непосредственно в прожилке, тяготея к его зальбанду, так и на небольшом удалении от него в неизмененной породе. Молибденит ассоциирует с борнитом и халькопиритом, а также образует самостоятельные вкрапленники в породе (рис. 8, 9).
Рис. 8. Молибденит (Мо) с реликтами нерудных минералов и выделениями халькопирита (Хп) с борнитом (Бр).
Полированный шлиф
Халькозин обнаружен в большинстве изученных аншлифов. Для него характерны единичные аллотриоморфные вкрапленники размером до 10-30 мкм, развивающиеся по халькопириту и борниту. Чаще он образует мелкие (320 мкм) включения в других медных сульфидах.
Рис. 9. Вкрапленность отдельных чешуек молибденита (Мо). Полированный шлиф
Ковеллин является редким минералом, но его количество резко возрастает в зоне окисления. Ковеллин образует тонкие каймы мощностью 5-20 мкм, развиваясь преимущественно по борниту. В единичных случаях он присутствует (подобно халькозину) в виде мелких включений в халькопирите и борните, замещая их.
Самородное золото встречается в виде мелких (1-10 мкм) включений неправильной формы в халькопирите, борните и теннанатите (рис. 10). Проб-ность его варьирует от 745 до 871, а содержание примеси серебра составляет 12,9-25,5%, меди - до 2,8%.
Рис. 10. Выделение самородного золота (Аи) в сульфидном агрегате.
Бр - борнит, Пр - пирит.
Полированный шлиф
Самородная медь содержится в медных рудах, локализованных в ту-фопесчаниках толтаковской свиты, а также встречается как продукт замещения сульфидов меди в зоне вторичного обогащения окисленных руд. В первом случае самородки меди представлены ксеноморфными вкрапленниками размером до нескольких сантиметров и прожилками мощностью до нескольких миллиметров. В зоне окисления она встречается в виде мелких (первые микроны и менее) вкрапленников в трещинах.
Рутил является главным оксидным рудным минералом, а его содержание составляет около 1,5%, иногда достигая 5%. Для него характерно несколько морфологических разновидностей: идиоморфные и гипидиоморфные кристаллы и их срастания, изометрич-ные зерна, обычно образующие гнездо-образные скопления, а также мелкие кристаллы, замещающие ильменит. Идиоморфные кристаллы, вероятно, являются первично магматическими,
имеют размеры порядка 20-200 мкм и обладают характерной полисинтетической двойниковой решеткой. Остальные разновидности являются продуктами замещения ильменита или титаномагне-тита. В некоторых образцах можно наблюдать остатки структур распада твердого раствора магнетит-ильменит, а в диоритах зачастую при сохранившемся магнетите ильменит полностью или частично замещен рутилом и нерудными минералами. Большинство кристаллов рутила не содержат примесей, однако иногда встречаются разновидности, содержащие оксид железа (до 2,5%) и оксид вольфрама (до 5,5%) в ассоциации с вольфрамитом.
Водные карбонаты меди — малахит и азурит - широко распространены в зоне окисления рудного штокверка, вскрытой скважинами и траншеями. Малахит образует как вкрапленники, так и прожилки мощностью до 2 мм. Азурит обнаружен в канаве в прожилке мощностью около 3 мм с хорошо выраженными колломорфными структурами.
Выводы
1. Ак-Сугское месторождение является типичным объектом медно-молибденовой рудной формации [3].
2. Внешняя зона измененных пород месторождения представлена пропили-тами, промежуточная - рудоносными кварц-серицитовыми метасоматитами и аргиллизитами, внутренняя - существенно кварцевыми метасоматитами.
3. Наиболее богатыми рудами являются кварц-серицитовые метасомати-ты, вмещающие штокверк сульфидных прожилков, выполненных халькопиритом, борнитом, пиритом, молибденитом, тенантитом, халькозином, энаргитом, самордными - золотом и серебром.
4. Рудные минералы представлены интерстиционной вкрапленностью ал-лотриоморфных агрегатов, локализованных в прожилках различной мощности и ориентировки.
5. Изучение минерального состава, структуры и текстуры руд, последова-
тельности формирования минеральных ассоциаций свидетельствуют, что ведущим процессом рудообразования был гидротермальный.
Библиографический список
1. Сотников В.И., Калинин А.С., Берзина А.П. Генетическая модель мед-но-молибденовой формации // Генетические модели эндогенных рудных формаций. Новосибирск: Наука, 1983. Т.1. С. 112-127.
2. Добрянский Г.И., Сотников В.И., Берзина А.П. и др. Особенности магматизма Ак-Сугского медно-молибденового месторождения. // Магматизм и металлогения рудных районов Тувы. Новосибирск: Наука, 1992. С. 49-62.
3. Сотников В.И., Берзина А.П., Никитина Е.И. и др. Медно-молибде-новая рудная формация (на примере Сибири и сопредельных регионов). Новосибирск: Наука, 1977. 422 с.
References
1. Sotnikov V.I., Kalinin A.S., Ber-zina A.P. Genetic model of copper-molybdenum formation. [Geneticheskaja modelj medno-molibdenovoi formatcii]. Sbornik: Geneticheskie modeli endogen-nykh rudnykh formatcii - Collected papers: Genetic models of endogenous ore formations. - Publ.H.Novosibirsk: Nauka, 1983, V.1, pp.112-127.
2. Dobryanskiy G.I., Sotnikov V.I., Berzina A.P., Yarovoy S.A. Features of magmatism of Ak-Sug copper-molybdenum deposit. [Osobennosti mag-matizma Ak-Sugsky medno-molibdeno-vogo mestorozhdenia]. Sbornik: Magma-tizm I metallogenia rudnykh raionov Tuvy - Collected papers: Magmatism and metal-logeny of ore districts in Tuva. Publ.H. Novosibirsk: Nauka, 1992, pp. 49-62.
3. Sotnikov V.I., et al. (Eds.) Copper-molybdenum ore formation exemplified by Siberia and adjacent regions. [Medno-molibdenovaya rudnaya formacia (na pri-mere Sibiri i sopredeljnykh regionov]. Iz-datelstvo Nauka - Publ.H. Novosibirsk, Nauka, 1977, 422 p.
Рецензент старший преподаватель Иркутского государственного технического университета М.В. Яхно
