CC BY
79
УДК 553.411+551.311.231
ЗОНАЛЬНОСТЬ И МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПРОДУКТОВ КОРЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ ОЛЬХОВСКО-ЧИБИЖЕКСКОГО РАЙОНА
И.В. Мартыненко, А.К. Мазуров
Томский политехнический университет E-mail: [email protected]
Изучено строение, зональность и минералого-геохимические особенности коры выветривания Ольховско-Чибижекского района (Восточный Саян). Установлено, что повышенные содержания золота приурочены к верхней части сформированной коры.
Ключевые слова:
Восточный Саян, кора выветривания, строение, зональность, минералого-геохимические особенности, золото. Key words:
The Eastern Sayan, residual soil, structure, zonality, mineral-geochemical features, gold.
Введение
В последнее время все больший интерес вызывают месторождения полезных ископаемых, связанные с формацией кор выветривания. Это обусловлено близповерхностным залеганием, высокой степенью дифференциации вещества, что способствует формированию промышленных концентраций целого ряда элементов.
Особое внимание уделяется золотоносным корам выветривания, которые представляют собой значительный сырьевой потенциал для развития золотодобывающей промышленности. Интерес к этим объектам определяется рядом причин: возможностью открытой разработки, отсутствием необходимости дробления руды, простой технологией и высокой экономической эффективностью извлечения золота при низких его содержаниях.
Целью настоящих исследований является получение новой дополнительной информации о строении, зональности, минералого-геохимических особенностях и промышленной значимости исследуемых объектов, на предмет их потенциальной золотоносности.
Геологическое строение района
Ольховско-Чибижекский рудный район занимает северо-западную окраину Восточного Саяна и располагается в пределах Кизир-Казырской структурно-формационной зоны Восточного Сая-на, которая на северо-востоке имеет тектонический контакт с байкалидами Дербинской структур-но-формационной зоны, на западе ограничивается Минусинским межгорным прогибом девонского возраста, а на юго-западе, через Кандатский глубинный разлом граничит со структурами Западного Саяна. Для него характерен двухъярусный геологический разрез: нижний ярус представлен нижнекембрийскими карбонатными, а верхний -вулканогенными толщами, прорванными интрузивными образованиями Ольховского габбро-дио-рит-гранодиоритового и Беллыкского гранитоид-ного комплексов, которые образуют крупные и удлиненные в плане батолитовые массивы [1].
Главной геотектонической структурой района является Артемовская мегантиклиналь, которая простирается в северо-западном направлении на 120 км. В строении мегантиклинали принимают участие в восточной части верхнепротерозойские метаморфические сланцы кувайской серии и существенно карбонатные отложения овсиниковской свиты. В западной части развиты кембрийские вул-каногенно-осадочные образования колпинской (песчано-сланцевые нижнекембрийские), балахти-сонской или чибижекской (конгломераты, известняки, доломиты), осиновской (туфогенные породы) и кизирской (вулканические породы) свит [1].
Первичное оруденение представлено умеренно-сульфидными маломощными кварцевыми прожилками штокверкового типа, которые локализуются, главным образом, в гранитоидах. Минеральный состав первичного оруденения: кварц, карбонаты, пирит, в незначительном количестве пирротин, золото [2].
Характеристика кор выветривания района
На изучаемой площади довольно широко развиты рыхлые отложения меловой, палеогеновой, неогеновой и четвертичной систем. При этом, образования палеоген-неогенового возраста в большинстве сохранились в пределах молодых впадин, а также на обрывках террас высоких уровней (выше 50 м). К образованиям верхнемелового возраста с некоторой условностью относятся дресвяно-ще-беночно-глинистые осадки, сохранившие структуру материнских пород, являющиеся субстратом палеогеновых отложений. Мощность рыхлых образований не постоянна и меняется в зависимости от типа рельефа. На большей части площади района мощность рыхлого покрова не превышает 5...10 м, нона отдельных участках достигает 100 и более метров [3].
Остаточные коры выветривания мел-палеогенового возраста на площади района пользуются широким распространением, развиты по кислым породам ольховского комплекса и карбонатным образованиям чибижекской свиты. Наиболее ра-
по профилю коры выветривания методом масс-спектрального анализа с индуктивно связанной плазмой.
При математической обработке полученных результатов было установлено, что остаточные коры выветривания в петрохимическом отношении характеризуются накоплением оксидов железа и марганца на фоне выноса щелочных элементов по отношению к материнскому субстрату, и только в охристо-каолиновой зоне сформированной коры отмечаются повышенные значения калия. С увеличением степени гипергенной проработки увеличиваются содержания оксидов железа и марганца, достигая максимальных значений в верхней охристо-каолиновой зоне.
Изучение химического состава пород по профилю коры выветривания позволило установить главные ассоциации элементов и их взаимоотношения. Пространственное распределение петро-генных элементов по профилю коры выветривания показаны на рис. 1.
-4-3-2-10 12 3 4
Рис. 1. Пространственные взаимоотношения ассоциаций петрогенных элементов по профилю коры выветривания. Зона: 1) дресвяно-щебенистая; 2) монтмориллонит-гидрослюдистая; 3) охристо-каолиновая
Факторным анализом было выделено три устойчивые ассоциации петрогенных элементов путем вычисления матрицы факторных нагрузок (табл. 3).
Первый фактор характеризуется повышенной положительной корреляционной связью алюминия, циркона и титана. Это ассоциация малоподвижных или устойчивых элементов, содержание которых по профилю выветривания практически одинаково и составляет от 0,012 до 0,071 мас. % при среднем значении 0,016 мас. % для циркона, и
от 0,1 до 0,67 мас. % при среднем 0,446 мас. % для титана. Однако в нижней части сформированной коры отмечается вынос этих элементов. Магний и кальций входят в состав второй ассоциации, которая характеризует среднюю монтмориллонит-гидрослюдистую зону. Эти элементы освобождаются при выветривании исходных пород и лишь в нижней части зоны задерживаются в составе некоторых глинистых минералов. Третий фактор указывает на тесную взаимосвязь железа, марганца, золота и серебра. Эти элементы характерны для верхней, наиболее измененной выветриванием, охристо-каолиновой зоны, где происходит накопление оксидов железа и марганца, а золото в виде тонкой механической примеси установлено в зернах гематита, гетита и в лимонитизированных прожилках.
Таблица 3. Матрица факторных нагрузок
Элемент Фактор 1 Фактор 2 Фактор 3
N8 -0,03 -0,88 -0,16
Мд -0,04 0,07 0,93
А1 0,64 -0,13 0,01
К 0,35 -0,84 -0,10
Са 0,30 0,22 0,42
Т 0,91 0,01 -0,08
Мп -0,11 0,72 -0,44
Fe -0,72 0,44 -0,31
0,36 -0,18 0,01
Ад -0,64 0,41 0,31
Общая дисперсия 2,51 2,46 1,31
Коры выветривания, приуроченные к полям развития карбонатных образований чибижекской свиты, сложены каолинитом, гидрослюдой и охристыми образованиями. Этот профиль не имеет четкой минералогической вертикальной зональности. В нижней части коры выветривания доминирующая роль принадлежит минералам - гидрослюде и монтмориллониту. Далее вверх по разрезу с возрастанием степени выветривания пород увеличивается количество каолинитовой составляющей, что отражает некоторые элементы зональности. Дресвяная фракция представлена обломками пород и крупными скры-токристаллическими агрегатами гематита, часто золотоносного. По результатам атомно-абсорбцион-ного анализа содержание золота в гематитовых агрегатах колеблется от 0,61 до 6,40 г/т, в среднем составляя 5,37 г/т. Песчаная магнитная и электромагнитная фракции представлены магнетитом, гематитом, лимонитизированным пиритом, единичными знаками ильменита, немагнитная фракция - цирконом, рутилом, шпинелью и золотом.
По результатам атомно-абсорбционного химического анализа песчаной, алевролитовой и глинистой фракции можно сделать вывод о том, что золото концентрируется, главным образом в песчаной и алевролитовой фракции и составляет в среднем 0,6 и 0,3 г/т соответственно. Содержание золота в глинистой составляющей не превышает 0,3 г/т, при среднем значении 0,02 г/т.
Рис. 3. Морфология золота коры выветривания. Снимки на сканирующем электронном микроскопе. Золото: А) гемидиоморф-ное с послойным пластинчатым строением; Б) проволоковидное сучастками разноориентированного ступенчатого рельефа; В) кристалломорфное в обрамлении дендритовидных агрегатов гипергенного высокопробного золота; Г) кри-сталлоподобное с пластинчатыми нарастаниями вторичного гипергенного золота; Д) изометричное кристаллическое со структурой ямчатого растворения; Е) кристаллическое с признаками растворения на гранях и нарастание на них мелких единичных кристаллов золота и их сростков
Рис. 4. Электронно-микроскопические снимки гематитовых агрегатов и зерен (серое) с включениями тонкодисперсного кол-ломорфного и нитевидного золота (белое)
вышенных концентрации золота важную роль играет щелочной геохимический барьер, представляющий собоИ смену кислых условий щелочными, где вместе с золотом концентрируется железо и марганец в окисной и гидроокисной форме, что не противоречит выводам Н.А. Рослякова [7, 8].
Помимо золота в зернах гематита и лимонити-зированных обломках кварца, методом сканирующей электронной микроскопии с качественной характеристикой химического состава, было обнаружено самородное йодистое серебро - йодаргирит. Располагается серебро в виде тонких гибких пластинок в лимонитизированных прожилках.
Присутствие йодида в зоне гипергенеза вызывает вопрос об источнике йода. Традиционно образование галогенидов в корах выветривания связывается с заключительными стадиями их формирования в условиях аридного климата при участии поверхностных вод, обогащенных ионами галогенов, в том числе йода [9]. Йодаргирит в корах выветривания Ольховско-Чибижекского района ра-
нее установлен не был, и вопрос его наличия и образования остается дискуссионным и требует более детальной проработки.
Выводы
1. Изучено строение, зональность и минералого-геохимические особенности коры выветривания Ольховско-Чибижекского района (Восточный Саян).
2. Установлено, что в пределах Ольховско-Чиби-жекского района коры выветривания развиты довольно широко. Среди них выделяются остаточные и переотложенные. Остаточные коры выветривания мел-палеогенового возраста на площади района развиты по кислым и средним породам ольховского комплекса, а также карбонатным образованиям чибижекской свиты. Представлены они линейным и линейно-площадным морфологическими типами. Продукты выветривания сложены глинистым, пе-счано-глинистым и дресвяно-щебнистым мате-
Известия Томского политехнического университета. 2011. Т. 318. № 1
риалом, с преобладанием тонкодисперсной глинистой фракции. Эти отложения в значительной степени лимонитизированы и карбо-натизированы.
3. По составу остаточные коры выветривания относятся к каолиновому и каолинит-гидрослюдистому типу. Установлено, что они характеризуются развитием полного профиля, в составе которого выделяются зоны: дресвяно-щебенистая, монтмориллонит-гидрослюдистая и охристо-каолиновая. Повышенные содержания золота приурочены к нижней части верхней охристо-каолиновой зоны.
4. Золото коры выветривания, с некоторой условностью, подразделяется на первичное и вторичное - гипергенное. Первичное представлено идиоморфными, гемидиоморфными и неправильными формами с преобладанием кри-
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Коробейников А.Ф., Зотов И.А. Комплексные месторождения благородных и редких металлов. - Томск: Изд-во ТПУ, 2006. -327 с.
2. Цыкин Р.А., Попова Н.Н. Кайнозой северо-западной части Восточного Саяна. - Красноярск: СФУ, 2009. - 115 с.
3. Хазагаров А.М. Мезозойские и третичные золотоносные россыпи Восточного Саяна и Кузнецкого Алатау // Геология россыпей / под ред. В.И. Смирнова. - М.: Наука, 1965. -С. 188-198.
4. Мартыненко И.В. Золото в продуктах коры выветривания Ольховского рудного поля // Россыпи и месторождения кор выветривания: современные проблемы исследования и освоения: Матер. XIV Междунар. совещ. - Новосибирск, 2010. -С. 426-430.
сталломорфных агрегатов послойного пластинчатого строения. Пробность первичного золота колеблется в широких пределах, преимущественно средне- и умеренновысокопробное. Вторичное - высокопробное.
5. Признаки гипергенного преобразования золота в коре выветривания выражаются в наличии структур растворения и образовании вторичного высокопробного гипергенного золота на изо-метричных зернах первичного видимого уме-ренновысокопробного золота, а также в виде микровключений в гематитовых агрегатах и зернах.
6. Помимо золота в лимонитизированных прожилках был обнаружен йодаргирит. Однако, вопрос нахождения и образования йодистого серебра в коре выветривания требует более детальных исследований.
5. Золотоносные коры выветривания Сибири / под ред. С.С. Сердюка. - Красноярск: КНИИГиМС, 2002. - 116 с.
6. Петровская Н.В. Самородное золото. - М.: Наука, 1973. -349 с.
7. Росляков Н.А. Геохимия золота в зоне гипергенеза. - Новосибирск: Наука, 1981. - 239 с.
8. Калинин Ю.А., Росляков Н.А., Прудников С.Г. Золотоносные коры выветривания юга Сибири. - Новосибирск: Гео, 2006. -339 с.
9. Зырянова Л.А., Чекалин В.М., Литвинов Н.Д. О редкой находке маршита в окисленных рудах Рубцовского полиметаллического месторождения (Рудный Алтай) // Вестник Томского государственного университета. - 2009. - № 326. - С. 214-216.
Поступила 22.11.2010 г.
