CC BY
92
РАЗРАБОТКА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 553.434
Горбатова Е.А., Емельяненко Е.А.
МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ИСТРУКТУРНО-ТЕКСТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОЛЧЕДАННЫХ РУД УЧАЛИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЦЕССЫ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИИ
Проведены исследования, направленные на освоение месторождений с применением физико-химической геотехнологии, предполагающей предварительное выщелачивание ценных компонентов и последующее осаждение выделенных ионов меди и цинка на геохимическом барьере, локализованном в объёме рудного массива. Применение данной физико-химической технологии для освоения забалансовых запасов месторождений требует классификации рудных тел на донорские, предназначенные для выщелачивания меди, и обогащаемые, на которых происждит переосаждение ценных компонентов. Основанием для такой классификации являются минералогические и структур но -текстурные характеристики рудных тел.
Основные минералогические особенности руд, их технологические характеристики, удовлетворяющие требованиям и условиям применения физико-химической геотехнологии, были исследованы на примере Учалинского колчеданного месторождения.
Учалинское месторождение расположено в пределах крупной складчатой структуры, приуроченной к северному участку Учалинского рудного района. Крутопадающая рудная залежь месторождения локализована на западном крыле Мало-Учалинской антиклинальной складки, сложенной вулканогенными толщами карамалыташской свиты.
Колчеданная залежь наждится в кровле второй толщи кислых вулканитов карамалыташской свиты и перекрыта диабазовыми, базальтовыми и андезитобазальтовыми порфиритами третьей толщи карамалыташской свиты, содержащей рудокласты и прослои колчеданных руд [1].
Рудная залежь по распределению минеральных ассоциаций и структур но-текстурных особенностей обладает отчетливой ассиметричной зональностью; от
лежачего бока к висячему расположены следующие типы руд: 1) прожилково-вкрапленные халькопиритпиритовые; 2) слоистые пиритовые; 3) равномернозернистые халькопирит-пиритовые; 4) неравномернозернистые и тонкополосчатые халькопирит-сфалерит-пиритовые; 5) колломорфные, слоистые и брекчиевидные халькопирит-сфалерит-пиритовые и сфале-рит-пиритовые с галенитом; 6) кластические халькопирит-пиритовые и пиритовые. Параллельно происждит усложнение состава руд за счет увеличения роли галенита в верхних частях колчеданных тел [2].
Ассиметричное строение рудной залежи осложнено проявлением латеральной зональности, состоящей в увеличении объема поздних минеральных ассоциаций не только в висячем боку, но и на флангах и в местах выклинивания рудных тел.
Минеральный состав медно-колчеданных руд залежи в целом типичен для месторождений Урала. Основную массу руд слагают пирит, сфалерит и халькопирит. В подчиненном количестве встречаются блеклые руды, галенит, магнетит, гематит. Из нерудных минералов в наибольшем количестве присутствуют кварц, барит, карбонаты, серициты и хлориты. Нерудные гипогенные минералы составляют 6-7%.
Еипергенные минералы наблюдаются в незначительных количествах. Повсеместно отмечается присутствие водных сульфатов железа и меди, концентрация которых достигает максимального значения « 3°% от объема руды осенью и весной.
Пирит является широко распространенным рудным минералом, среднее содержание в рудах примерно 80°%.
В сплошных колчеданных рудах слагается минеральный фон. Выделяется в следующих формах
1) тонко- или мелкозернистые агрегаты с аллотриа-морфными очертаниями, пирит в них встречается в тес-
Рис. 1. Идиоморфнобластические выделения пирита (светлое) в халькопиритовом поле (желтое)
Рис. 2. Пирит (светлое) неправильной формой с изъеденной внутренней частью и зазубренными краями в халькопирите (желтое)
Рис. 3. Вкрапленник пирита (светлое) в силикатной массе (серое)
10
Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2009. № 1.
Минералогические и структурно-текстурные особенности колчеданныхруд...
Горбатова Е.А., Емельяненко Е.А.
ных взаимопрорастаниях с халькопиритом и сфалеритом;
2) идиоморфнобластические выделения с хорошей кристаллографической огранкой с чёткими границам (рис. 1);
3) зерна неправильной формы с изъеденной внутренней частью и зазубренными краями (рис. 2).
Размеры агрегатов пирита изменяются от скрытокристаллическихдо грубозернистых (более 1см).
Во вкрапленных рудах пирит образует отдельные зерна (рис. 3), а также зернистые скопления.
Халькопирит - второй по распространённости рудный минерал на Учалинском медно-колчеданном месторождении. Это главный медьсодержащий минерал. Среднее содержание халькопирита в руде составляет от долей до 2%. Размеры зёрен халькопирита изменяются от 0,0001 до 1 мм и более. Форма его выделений зависит от ассоциации с пиритом. Чаще всего халькопирит заполняет разветвляющиеся трещинки, расположенные вдоль границ зёрен пирита, иногда отлагается в серии мелких параллельных трещин. Халькопирит встречается в тесных прорастаниях со сфалеритом. Граница между минералами бывает как четкой, ровной (рис. 4), так и неровной, бухтообразной (рис. 5), что затрудняет их разделение.
Сфалерит относится к числу главных рудообразующих минералов. Он является единственной минеральной формой нахождения цинка в исследованной руде. Сфалерит характеризуется неравномерностью распределения. Содержание варьирует от 0,1 до 1%. Сфалерит ассоциируется с пиритом, халькопиритом и другими рудными и нерудными минералами в виде включений. Также встречается в виде рассредоточенной и гнездовой вкрапленности, прожилков, гнейсо видных выделений.
Закономерности распределения структур и текстур руд вкрест простирания залежи рассмотрены на примере 1 профиля (рис. 6), пройденного через северный раздув месторождения по 156 горизонту [3].
I. Текстуры седиментационной и диагенетической стадий формирования:
1 - колломорфные;
2 - мелкозернистые;
3 - среднезернистые;
4 - тонкополосчатые;
5 - слоистые;
6 - брекчиевидные;
7 - прожилки халькопиритовые: а - редкие, б - густые;
8 - вкрапленность халькопирита: а - редкая, б - густая;
9 - гнезда сфалерита: а - редкие, б - густые.
II. Текстуры постдиагенетической стадии:
10 - рудокласты;
11 - брекчиевые, сцементированные сфалеритом.
III. Пострудные текстуры:
12 - баритполисульфидные прожилки.
IV. Структуры:
13 - гипидиоморфнозернистые;
14 - аллотриоморфнозернистые.
Рис. 4. Ровная граница между зернами халькопирита (желтое) и сфалерита (серое)
Рис. 5. Неровные зазубренные границы между полем халькопирита (желтое) и сфалерита (серое)
Рис. 6. Распределение структур и текстур руд по профилю (слева от колонки указаны номера зон, рассмотренных в тексте)
V. Породы:
15 - хлорит-серицит-кварцевые метасоматиты;
16 - туфы и лавы базальтовых порфиритов;
17 - вулканомиктовые породы;
18 - габбро-диоритовые порфириты.
VI
19 - границы зон, контролировавших поступление
цинксодержащих растворов;
20 - граница пород;
21 - профили отбора проб;
22 - граница минеральных типов руд.
Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2009. № 1.
11
РАЗРАБОТКА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Из рис. 6 видно, что в основании залежи развиты прожилково-вкрапленные руды в хлорит-серицит-кварцевых метасоматитах (Зона 1). Сульфиды железа и меди в этих рудах встречаются в виде рассеянной вкрапленности, гнездовых скоплений и прожилков.
В подошве сплошные руды имеют равномернозернистое строение (Зона 2). Руды данной зоны характеризуются массивной текстурой и представляют собой сплошные тонко- или мелкозернистые агрегаты пирита с аллотриаморфными очертаниями. Характерной особенностью агрегатов пирита является их интенсивная трещиноватость и пористость. Размер пустот и пор варьирует от первых микрон до 0,2-0,3 мм в поперечном сечении, их морфология не постоянна. Агрегаты пирита пронизаны серией мелких параллельных или разветвляющихся трещин, нарушающих сплошность руды. Полости трещин, пор и межзерновые пространства часто выполнены халькопиритом, сфалеритом и кварцем, а в зоне гипергенеза ковелли-ном. В таких рудах халькопирит является основным продуктивным минералом, а сфалерит встречается в подчиненном количестве.
Среди равномерно-зернистой основной массы руд встречаются реликты тонкополосчатых текстур, представленные чередованием полос мелкозернистого и тонкозернистого пирита. Пирит находится в тесных взаимопрорастанияхс халькопиритом и сфалеритом.
Вверх по разрезу прослеживаются руды неравномерно-зернистого строения (Зона 3). Отличительной их особенностью является значительная вариация размеров зерен пирита от 0,1 до 3 мм. Среди неравномерно-зернистых руд широкое распространение имеют тонкополосчатые текстуры. Встречаются реликты колломорфных текстур.
Руды колломорфного строения сменяют неравномерно-зернистые руды, завершая разрез сплошных руд залежи (Зона 4). Руды колломорфного строения сложены минеральными агрегатами сферической формы, в которых наблюдается тонкое срастание рудообразующих минералов друге другом, и затрудняет их последующее разделение. Обилие пор, концентрических трещин усыхания и дробления способствует высокой сорбционной способности агрегатов. Струк-
Список литературы
1. Масленников В.В. Седиментогенез, гальмиролиз и экология колчаданоносных палеогидротермальных полей (на примере Южного Урала). Миасс: Геогур, 1999. 348 с.
2. Масленников В.В. Литогенез и колчеданообразование. Миасс: ИМин УрОРАН, 2006. 384 с.
3. Минеральные ресурсы Учалинского горно-обогатительного комбината / И.Б. Серавкин, П.И. Пирожок, В.Н. Скуратов и др. Уфа: Башк. кн. изд-во, 1994. 328 с.
туры таких агрегатов зернистые и коллоидные.
Среди колломорфных руд широко распространены брекчиевидные халькопирит-пиритовые руды, характеризующиеся тем, что структурный рисунок усложнен за счёт взаимопрорастаний сульфидов различной толщины, а цементирующая масса имеет мелкообломочное строение, связанное с гнездовыми скоплениями пирита, халькопирита и сфалерита.
К зонам колломорфно-брекчиевидных руд приурочены богатые медно-цинковые и цинковые руды, которые содержат основные количества сфалерита залежи.
Кластогенные руды сменяют сплошные колло-морфные руды, завершая колонку рудной залежи (Зона 5). Рудокласты представлены слабоокатанными обломками колломорфных и неравномерно-зернистых руд серно-колчеданного и медно-колчеданного состава. Цементом рудных обособлений служит пелитовый материал.
Рудокласты в основной своей массе залегают в подошве слоистого вулканомикгового горизонта. В вул-каномикговом горизонте стратиграфически выше ру-докластов расположены слоистые руды (Зона 6). Они приурочены к прослоям пелитового материала. В их строении принимает участие тонкозернистый сульфидный материал медно-цинкового состава с галенитом.
Горизонт вулканомикговых отложений, содержащий прослои рудокластов и слоистых руд, перекрыт основными эффузивами (Зона 7).
Исследования минералогических и структурнотекстурных особенностей медно-колчеданных руд указывают на достаточную трещиноватость слагающих их минералов, а следовательно, на возможность активной массопередачи ионов меди и цинка из руд непромышленного значения в продуктивные выщелачивающие растворы, которые затем направляются на орошение бедных медно-колчеданных руд для последующего осаждения ионов меди и цинка на геохимическом барьере. Проведение подобной геохимической подготовки забалансовых медно-колчеданных руд путем повышения содержания в них меди до промышленного значения позволит в дальнейшем производить промышленную разработку подобныхместорождений.
List of literature
1. Maslennikov V.V. Sedimentogenesis, halmyrolysis and ecology of the sulphur hydrothermal fields (by example of South Ural). Miass: Geotour, 1999. 348 p.
2. Maslennikov V.V. Lithogenesis and sulfur formation. Miass: IMin UrO Russian Academy of Sciences, 2006. 348 p.
3. Mineral resources of Uchalinsky ore mining and processing enterprise/I.B.Seravkin, P.I. Pirozhok, V.N. Skuratov and others. Ufa: Bashk. Edition, 1994. 328 p.
12
Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2009. № 1.
