CC BY
24
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА ИМЕНИ С. М. КИРОВА
Том 262 1975
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ТИПЫ ПОРОД зон ОКИСЛЕНИЯ СУЛЬФИДНЫХ РУДОПРОЯВЛЕНИЙ КОЛЫВАНЬ-ТОМСКОЙ ЗОНЫ
Б. М. ЛЕВАШОВ (Представлена проф. А. М. Кузьминым)
В последние годы поисковые работы с применением геохимических и геофизических методов дают большое количество аномалий. Однако в большинстве случаев эти аномалии не указывают точного положения рудного выхода и требуют дальнейшей детализации. Одним из методов* детализации является изучение и картирование морфологических типов пород зон окисления сульфидных месторождений на основе принципов, разработанных Ф. Н. Шаховым (1947, 1960). Опыт работ по изучению и картированию окисленных выходов сульфидных рудных тел Салаира (Шахов, 1946; Черепнин, 1961; Черепнин, Левашов, 1962), Рудного Алтая (Росляков, Рослякова, 1965) и других районов показывает, что данный метод имеет большое практическое значение для рационального направления разведочных работ с целью вскрытия гипогенных руд на глубине.
Проведенное нами изучение окисленных выходов Барановского, Ми-трофановского и ряда других более мелких сульфидных рудопроявлений Колывань-Том'Ской зоны позволило выявить основные морфологические типы пород, возникших под воздействием сульфатного выветривания и разработать легенду этих пород, которая может быть попользована при расшифровке выявленных на ее территории аномалий. При составлении легенды мы руководствовались положениями, изложенными в указанных выше работах Ф. Н. Шахова.
.Методика полевых работ заключалась в отборе различных по степени и виду гипергенного изменения пород из естественных обнажений и имеющихся горных выработок на участках проявления сульфидной минерализации как по профилям, так и между ними. В камеральный период все отобранные образцы подвергались микроскопическим (прозрачные 1и полированные шлифы, бинокулярный микроокоп) и спектральным исследованиям. При определении обнаруженных вторичных минералов широко применялся микрохимический метод, а в отдельных случаях рентгеноструктурный анализ. Состав тонкодисперсного материала в образцах изучался с помощью электронного микроскопа.
Как показали наши исследования в комплексе специфических образований зон окисления сульфидных рудопроявлений Колывань-Томской зоны молено выделить следующие основные типы: осветленные породы, породы, обогащенные гидроокислами железа, породы с пустотами от выщелачивания сульфидов (окисленные бедные вкрапленные руды, губки), породы с наличием вторичных рудных минералов и реликты гипо-генной минерализации.
Осветленные породы
Осветленные породы являются наиболее шшроко распространенным морфологическим типом среди окисленных разностей. Распространение их в плане совпадает с простиранием зон минерализации. К этой группе относятся породы, первичные ¡минералы которых замещены гидрослюдами, монтмориллонитом, каолинитом, галлуазитом и им подобными силикатами .В результате процесса замещения породы приобретают светлую, порой белую окраску. Степень осветления зависит от минералогического состава (пород, их пространственного расположения относительно рудного выхода и насыщенности пород сульфидами. Наиболее интенсивно осветляются эффузивные и тщрокластические разности пород кислого состава. Несколько слабее процесс окисления развивается в глинистых и известковистых осадочных породах. Менее всего подвержены осветлению породы, богатые темноцветными минералами. Различная восприимчивость пород к (Процессу осветления Ф. Н. Шаховым (1960) объясняется неоднородной устойчивостью породообразующих минералов к сульфатному выветриванию.
В зависимости от интенсивности процесса осветления, среди описываемых пород можно выделить три следующие разновидности: слабо осветленные породы; сильно осветленные породы; дезинтегрированные, интенсивно осветленные породы.
Слабо осветленные породы распространены наиболее широко на изученных рудопроявлениях, и этот над 'изменения охватывает почти все породы в полях развития сульфидной минерализации. Проявляются в виде полос или отдельных линз и соответствуют главным образом участкам с незначительной сульфидной минерализацией.
К этому морфологическому типу относятся макроскопически плотные, серовато-белые, с участками первичной окраски породы, сохранившие свои начальные текстурные и структурные черты. Микроскопически в них устанавливаются как минералы исходной породы, так и вновь образованные. Количество тонкодисперсного глинистого вещества в породе незначительно и составляет 10—15%- В составе его преобладают гидрослюды, реже встречаются каолинит и галлуазит.
Лимонитизация описываемых пород проявляется опородически и очень слабо. Обычно она имеет пленочный характер, развиваясь по рас-сланцовке пород н вдоль плоскостей отдельности. Встречается она также в редких порах, возникших от выщелачивания сульфидов и в виде псевдоморфоз по пириту.
Силыно осветленные породы пользуются значительно меньшим распространением по сравнению со слабо осветленными породами. По своему расположению оми отвечают участкам интенсивной сульфидной минерализации и занимают преимущественно центральные части рудного выхода. Макроскопически сильно осветленные породы представляют собой плотные и однородные по структурно-текстурным особенностям породы с частично сохранившейся первичной текстурой. Окраска их в основном белая, очень редко с зеленоватым или розоватым оттенком. Преобразование первичного состава породы проходит настолько глубоко, что иногда невозможно определить ее исходный состав. Под микроскопом устанавливается, что в массе глинистого материала от первичного состава породы сохраняются в основном кварц, барит, редко хлорит, роговая обманка и очень редко серицит, мусковит, карбонаты, полевые шпаты. Состав глинистых минералов, содержание которых в сильно осветленных породах достигает 70—80%, зависит от минералогического состава преобразованной породы. В кислых эффузивах преимущественным развитием пользуются каолинит, гидрослюды и в меньшей степени галлуазит; в глинистых сланцах, кроме перечисленных минера-
лов, наблюдается большое количество монтмориллонита; в диабазах развиваются главным образом монтмориллонит, гидрослюды, нонтронит и в подчиненных количествах каолинит.
Сильно осветленные породы характеризуются различной степенью лимонитизации. В большинстве случаев лимонит развивается в виде налетов и пленок по плоскостям сланцеватости пород. Гораздо реже встречаются нацело пропитанные лимонитом участки. Такие участки приурочены к породам, особенно богатым тонкодисперсным глинистым веществом. Кроме того, в сильно осветленных породах среди новообразований встречаются кальцит, барит, гетит, лепидокрокит и вторичные минералы свинца, .меди, цинка. Среди этих пород отмечаются пористые разности, причем поры нередко сохраняют форму зерен сульфидов. Дно и стенки пор чаще-всего выстилаются лимонитом.
Д е з и н т е г р нр о в а н н ы е, с и л ь н о осветленные породы пользуются незначительны',м распространением в виде небольших по размерам участков среди сильно осветленных пород. По внешнему виду эти породы представляют собой плотные или землистые образования белого или желтовато-белото цвета, в большинстве случаев полностью потерявшие текстурные черты исходной породы. Все они жирны на ощупь, легко разрушаются три прикосновении к ним и в целом напоминают белые глины. В составе этих пород преобладают гидрослюды и каолинит с реликтами отдельных зерен кварца. Лимонитизация этих пород незначительна. Лишь в отдельных случаях наблюдается слабая пропитывающая пигментация в виде неравномерно располагающихся пятен буровато-жел_ того цвета.
К этой же разновидности можно отнести, по-видимому, сыпучки, встреченные в одной из скважин Барановского рудопроявления в нижней части зоны окисления. Состоят они в основном из кварца, обломков сильно осветленных пород размером до 2—4 мм и редко встречаемых реликтов сульфидов и лимонита.
Породы, обогащенные окислами и гидроокислами железа
К этой морфологической группе относятся породы, характеризующиеся видимыми скоплениями вторичных минералов окисного железа. По количеству и особенностям нахождения минералов железа, а также по текстурам в описываемых породах выделяется ряд разновидностей.
Породы, обогащенные неперемещенными (местны-м и) гид р о о к и с л а м и и окислами железа. Это довольно плотные, в различной степени обогащенные гидро окислам, и и окислами железа породы, развивающиеся в виде отдельных участков в полях развития осветленных пород. Содержание вторичных минералов железа в породе колеблется в больших пределах (от 10% до 60%)- Представлены они гетитом, гидрогетитом, лепидокрокитом, ярозитом и гематитом. Насыщенность породы этими минералами и соответственно ее текстурный облик и окраска зависят от количества находящегося в ней перед окислением первичного сульфидного материала.
При наличии редких пор от выщелоченных сульфидов породы характеризуются чаще всего плотной текстурой, вишнево-бурой и бурой окраской в виде пятен на общем оветло-сером фоне. Пятнистая окраска обусловлена распределением вторичных минералов железа и пропитыванием ими глинистого материала породы вокруг пор.
Породы с обильным развитием пор характеризуются более интенсив ным развитием вторичных минералов окисного железа и нацело пропитываются ими, приобретая красноватую, бурую и темно-бурую монотонную окраску. Иногда полосчатое распределение пор от выщелоченных
1)0
Сульфидов и толкодисперсиого материала, легко подвергающегося пропитыванию, приводит к возникновению вторичных полосчатых текстур. Наряду с плотными разностями среди этих пород встречаются также землистые и рыхлые.
Микроскопические исследования показывают, что среди вторичных минералов окисного железа в этих породах наибольшим развитием пользуются гетит, лепидокрокит, гидрогетит, очень редко присутствуют гематит и ярозит. В основном они встречаются в виде мелких неправильных скоплений, тесно ассоциирующих с глинистыми минералами. Отмечаются также колломорфные и радиально-лучистые агрегаты, приуроченные в основном к пористым участкам.
Породы, обогащенные и р и в н е с е н н ы .м и г и д р о о к и с-л а м и железа, отличаются от первой разновидности отсутствием пустот, образованных выщелоченными сульфидами. На участках рудных выходов они распределяются неравномерно и наблюдаются в местах развития осветленных пород с большим содержанием глинистого материала или в окварцованных трещиноватых породах. В первом случае породы имеют ржаво-бурую, коричневато-бурую или желтую однообразную или пятнистую окраску от пропитывающих их гидроокислов железа. Морфология скоплений железосодержащих минералов в основном неправильная, очень редко сферолитовая. Размеры скоплений — доли миллиметра и меньше. Распределение их в породе весьма неравномерное, содержание отличается большим непостоянствам, достигая 10—20%. Во втором — гидроокислы железа выполняют трещины, имеющие различную мощность (до 0,5 см) и секущие породу в различных направлениях. Гидроокислы железа представлены преимущественно ге-титом, гидрогетитом и лепидокрокитом. Перечисленные минералы образуют в основном зернистые агрегаты, встречаются также колломорфные и радиально-лучистые.
Бурые железняки. Основные диагностические признаки бурых железняков, залегающих на месте богатых сульфидных руд, общеизвестны и не требуют пояснений. В минералогии, морфологии и текстурах этих образований сохраняются весьма важные особенности, присущие нижележащим сульфидным телам. Имеется большое количество работ, в которых разработаны критерии и приведены примеры использования этих особенностей в бурых железняках при реконструкции рудных выходов (Blanchard, Boswell, 1925; Blanchard, Boswell, 1928; Blanchard, Boswell, 1937; Boswell,, Blanchard, 1929; ZocKe, 1926; Смирнов, 1965; Шахов, 1946, 1947, 1960 и др.)- При оценке бурых железняков учитываются формы полостей, занятых ранее сульфидами, текстура", структура и цвет окислов и гидроокислов железа, количество глинистых минералов и, наконец, наличие продуктов окисления сульфидов. Особое внимание обращается на конфигурацию ящичных текстур (сетчатая текстура нередко повторяет строение выщелоченных первичных сульфидных агрегатов).
На исследованных сульфидных рудопроявлениях бурые железняки не пользуются широким распространением. Они встречаются среди осветленных и обогащенных местными гидроокисламп пород как специфические образования в единичных случаях. Это связано, по-видимому, с тем, что рудные выходы представлены только бедными вкрапленными рудами. В образцах этих пород типичные ящичные текстуры почти не встречаются. Исключением являются бурые железняки Романовского -рудоороявления, среди которых отмечаются образцы с ящичными текстурами, возникшими на месте выщелоченного пирита. В основном же для исследованных бурых железняков характерны плотные, ячеистые, пористые и кавернозные текстуры. В отдельных случаях в них устанавливаются вторичные минералы: малахит, азурит (Огневозаимское рудо-
проявление), самородная медь при микроскопических исследованиях (Власковское рудопроявление). Очень часто с гндроокнеламп и окислами железа в бурых железняках ассоциируют пиролюзит и псиломелан.
Породы, содержащие корки, налеты и пленки г и д-р о о к и с л о в железа на рудопроявлениях распространены очень широко. Как свидетельствуют данные Н. А. Рослякова (1965), по морфологии и развитию этих образований можно судить об их генезисе. В одних случаях они имеют резкие границы с вмещающими породами и возникли за счет осаждения из растворов, богатых железистыми соединениями, на плоскостях отдельности и в трещинах пород, устойчивых к химическому выветриванию (окварцованные, барптизированные и др.). В других — возникли в результате диффузии железа в массе породы при выветривании, отчего границы имеют расплывчатый характер. Для пород исследованных сульфидных рудопроявлений наиболее показательным является развитие первой разновидности корок, пленок и налетов в пределах рудных выходов.
Породы с пустотами от выщелачивания сульфидов
Среди этой морфологической группы пород можно выделить две основные разности: окисленные бедные вкрапленные руды и губки.
К окисленным бедным вкрапленным рудам или «кэпппнгам» (Андерсон, 1958) относятся породы, содержащие пустоты от выщелачивания сульфидов с значительным количеством псевдоморфоз вторичных минералов по последним. Очень часто поры сохраняют очертания существовавших ранее сульфидов.
Окисленные вкрапленные руды на участках сульфидной минерализации Колывань-Томской зоны встречаются довольно редко. Обычно этот морфологический тип распространен в центральных частях полей осветленных или обогащенных местными гидроокисла ми и окислами железа пород.
Губки образуются за счет пород, характеризующихся ¡наличием густой вкрапленности сульфидов. В результате процесса выщелачивания этих сульфидов возникают пористые образования, в строении скелета которых принимают участие как первичные, так и вторичные минералы. По составу скелета губок среди них можно выделить кварцевые (Ба-рановское, Ошевозаимокое, Романовское рудопроявлеиия), баритовые (Огневозаимское рудопроявление) и лимонитовые (Власковское рудопроявление) губки. Пустоты в губках имеют различную форму и размеры и очень часто выполнены лимонитом, редко в них встречается ярозит и вторичные рудные минералы. На изученных рудопроявлениях наиболее распространены кварцевые губки, но в целом они встречаются довольно редко и порой их нельзя выделить как специфический элемент зоны окисления среди других морфологических типов пород.
Породы с наличием вторичных рудных минералов
Такие породы являются всегда ценным показателем на сульфидные руды, и содержание в них вторичных минералов должно отмечаться при исследовании рудного выхода. Среди окисленных разностей пород сульфидных рудопроявлений Колывань-Томской зоны вторичные минералы, кроме минералов железа и марганца, встречаются в единичных случаях и не образуют крупных скоплений. Представлены они самородными элементами, окислами, сульфатами, карбонатами, силикатами, арсена-тами и сульфидами. Установленные нами вторичные рудные минералы
зон окисления сульфидных рудопроявлений Колывань-Томской зоны Н их распространение приводятся в помещенной ниже таблице.
Несмотря на бедность рудных выходов вторичными минералами, некоторые из них устанавливаются макроскопически (барит, малахит, азурит, скородит, церуссит).
Т а б л и ц а 1
Вторичные рудные минералы зон окисления сульфидных рудопроявлений Колывань-Томской зоны
Широко Редки Встреченные в единичных
распространенные случаях
Гетит, гидр ore ти т, л еп и д о -кроки?, гематит, псиломелан, пиролюзит
Б ар и т, я р о з и т, цер уссит, каламин , Билл ем ит, пироморфит, м а л а х и т, азурит, м ел ьшж ов и т -пирит, плюмбоярозит
Самородная медь, ско-ip ад ит, гидр ациН'К-и т, ; сти б и ок он ит, в а л е н тн -Н'ит, «ермезит, халь-■кантит
Реликты гипогенной минерализации
Рудоносные растворы, дающие начало промышленным концентрациям того или иного металла, как известно, производят ряд характерных изменений вмещающих пород. Такие породы в литературе фигурируют как гидротермально-измененные образования. При наложении вторичных процессов многие из этих пород слабо подвергаются изменениям, что и дает возможность при изучении рудного выхода рассматривать их кт реликтовые формы первичной минерализации. К реликтам гипогенной минерализации относятся также сохранившиеся от окисления первичные сульфиды.
К основным реликтам типогенной минерализации, представленных гидротер'мально-измененными породами, в пределах Колывань-Томской зоны нами отнесены окварцованные и баритизированные породы, кварц-серицитовые и кварц-хлоритовые сланцы.
Из них окварцованные породы имеют повсеместное распространение и являются основным морфологическим типом. В любом из участков можно встретить прожилки, пятна, а то и целые поля, сложенные гид-ротремальным .кварцем. Нередко такие участки измененных пород сопровождаются образованиями типа вторичных кварцитов. Характерным для описываемото морфологического типа является расположение в висячем боку рудного выхода как, например, на Барановском рудопроявлений. Очень часто кварциты содержат первичную сульфидную минерализацию, в основном пирит, а также сфалерит, галенит, арсенопирит, сохранившиеся в гишергенных условиях благодаря плотной, ненарушенной текстуре вмещающей породы.
Кварц-серицитовые и кварц-хлоритовые сланцы встречаются значительно реже. Они локализуются отдельными небольшими участками в зонах распространения преобразованных гипергенными процессами пород аналогичного состава.
Баритизация проявляется в виде незначительного размера участков среди осветленных пород (Опневозаимское рудопроявление) или в виде прожил.ков совместно с кварцем (Митрофановское и Барановское рудопроявление).
На минералогических и текстурно-структурных особенностях перечисленных реликтов липогенной минерализации мы останавливаться не будем, та/к как они хорошо известны из соответствующей литературы по гидротермально-измененным породам рудных месторождений.
Реликты первичной сульфидной минерализации набЛкЭДаютсй о4ёнЬ редко. Приурочены они большей частью ¡к участкам, слабо затронутым сульфатным выветриванием пород и к участкам с интенсивным гидротермальным преобразованием (окварцеванием, баритизацией). Пирит является наиболее часто встречаемым реликтом гипогенной рудной минерализации, в единичных случаях устанавливаются магнетит, сфалерит, галенит, пирротин, халькопирит, антимонит, киноварь.
Таким образом, исследования зон окисления ряда сульфидных ру-допроявлений Колывань-Томокой зоны показывают, что в пределах окисленных рудных выходов выделяются определенные морфологические типы пород, которые различаются по своим структурно-текстурным особенностям и минералогическому составу, возникшими под влиянием сульфатного выветривания, а также распространенностью и взаимоотношениями между собой в зависимости от характера и типа минерализации. Все указанные признаки положены в основу предлагаемой легенды этих пород.
Крупномасштабное геологическое картирование с использованием этой легенды в комплексе с геохимическими исследованиями будет способствовать окон тур ива ни ю и реконструкции рудного выхода, что позволит эффективно направлять разведочные работы. Это доказывается опытом наших работ по изучению зоны окисления Барановского рудо-проявления (Левашов, 1969).
Несомненно, ч то по м ер е р асш и р ен и я пои сков ы х и р а з в е д оч н ы х работ на территории Колывань-Томской зоны разработанная легенда морфологических типов пород зон окисления будет уточняться и детализироваться.
ЛИТЕРАТУРА
Ч. А н д е р с о и. Окисление сульфидов меди и вторичное сульфидное обогащение.---В сб.: Проблемы рудных месторождений. Изд-во ИЛ., М., 1958.
Б. М. Левашов. Об опыте изучения минералогического состава зон окислении в комплексе с гидрогеохим-ичеекими исследованиями. Труды межвуз. конф. по гидро-геох. и палеогидролог. методам исследов. в целях поисков месторожц. иол. ископ. Изд-во ТГУ, Томск, 1969. #
Н. А. Росляков, Н. В. Рослякова. .Метод крупномасштабного картирования зон окисления сульфидных рудопроявлении Западного Алтая,— В кн.: Геология и геохимия рудных месторождений. Сибирское отд. изд-яа «Наука», Новосибирск, 1965.
С. С. Смирнов. Зона окисления сульфидных месторождений. Изд-во АН СССР, М., 1955.
В. К. Череп нин. К методике изучения рудных тел на сульфидных месторождениях. «Разведка и охрана недр», 1961, Хя 8.
В. К. Ч е р с п и и н, Б. М. Левашов. Особенности морфологии зоны окисления Ускандинского полиметаллического месторождения на Салаире. «Известия ТПИ>. Т. 120. Томск, 1962.
Ф. Н. Шахов. Типы рудных выходов полиметаллических месторождении в районах Салаира. Изв. ЗСФАН СССР, 1946, Xs 1.
Ф. И. Ш а х о в .Морфологические черты зон отсления Белоусовского месторождения на Алтае (обзор корреляции). Сб. аннотации по законченным в 1946 г. научно-исследов. работам ТПИ, Томск, 1947.
Ф. Н. Шахов. Морфологические черты юн окиуления. Тр. ИГ и ГСО АН СССР, вып. 4, 1960.
Blanchard R. and В os we 11 P. F. Notes on the oxidation products derived ¡rom Chalcopyrite. Hcon. Geology, Хя 7, v. 20, 1925.
Blanchard R. and В о s w e 11 P. F. Status of Zeached outcrops investigation. Hug. Min. Journ., Хя 7, 9, 1928.
Blanchard R. and В о s \v e 1 1 P. F. Additional Zimonilc Jypes oí galena and sphalerite Derivation. Econ. geology, Хя 7, v. 29, 1937.
Boswell P. F. and Blanchard R. Cellular structure in lirnonite. F.con. geo-bgy, Л» 8, v. 24, 1929.
Z о с к e A. Zeached outcrops as guides to copper ore. Baltimore, 1926.
