Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Минералого-геохимические особенности и условия формирования руд Малеевского месторождения на Рудном Алтае

ВАК РФ 04.00.11, Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

Автореферат диссертации по теме "Минералого-геохимические особенности и условия формирования руд Малеевского месторождения на Рудном Алтае"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ р Г Б ОД ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

,'» лит Кафедра полезных ископаемых .

" с? и и ! ' "'о-З

На правах рукописи Юдовская Марина Александровна

УДК 553.44(574.42)

МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ РУД МАЛЕЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ НА РУДНОМ АЛТАЕ

Специальность 04.00.11 - Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 1995

Работа выполнена на кафедре полезных ископаемых Геологического факультета МГУ. Научный руководитель - член-корреспондент РАН,

профессор Л.И.Еремин Официальные оппоненты: ведущий иауч сотр., доктор

геолого-минералогических наук В.Д.Конкин (ЦНИГРИ) старший науч. сотр., кандидат геолого-минералогических наук Н.С.Бортников (ИГЕМ РАН) Ведущее предприятие: Российский Университет Дружбы

Народов, инженерный факультет Защита состоится 1995г. в

/¿часов в аудитории на заседании

специализированного Ученого Совета по металлогении, поискам и разведке рудных и нерудных месторождений (К.053.05.05) геологического факультета Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова.

Адрес: 119899, Москва, Ленинские Горы, МГУ,

Геологический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

геологического факультета МГУ.

Автореферат разослан

* /) . 7 лвтс

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат геолого-минералогических наук„ доцент

А.Л.Дергачев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность и цель работы. Зыряновский район - один из основных и старейших горнорудных районов Рудного Алтая. В настоящее время, когда богатые руды Зыряновского, Греховского и Снегиревского месторождений практически отработаны, основной сырьевой базой Зыряновского свинцового комбината становится Малеевское месторождение. Уровень производственных мощностей района требует постоянного наращивания рудных ресурсов. Знание закономерностей образования руд играет решающую роль в определении эффективной методики поисков слепого оруденения более глубоких горизонтов и прогнозных критериев объектов такого типа. Углубленное изучение состава руд, определение возможных концентраторов попутных компонентов является необходимым условияем для совершенствования технологической схемы переработки руд и увеличению извлекаемое™ металлов.

Целью работы являлось выяснение минералого-геохимических особенностей формирования колчеданно-полиметаллических руд месторождения. В ходе исследования автором решались следующие задачи: изучение временного и пространственного положения, этапности и стадийности формирования рудных и нерудных минеральных парагенезисов, связи оруденения с осадочными, вулканогенными и магматическими образованиями, выявление физико-химических условий, сопровождавших образование колчеданно-полиметаллических руд, источников рудных компонентов и механизма их отложения.

Фактический материал и методика исследований. В основу диссертации положены материалы, полученные автором в ходе полевых и лабораторных исследований 1984-94гг. Для решения поставленных задач был использован широкий комплекс методов исследований, включающий детальное геологическое картирование поверхности и глубоких горизонтов месторождения, минералогическое картирование, документацию керна скважин, петрографические, петрохимические и минераграфические исследования. Пройдено около 40 п.км. маршрутов с описанием детальных разрезов вмещающих пород, задокументировано около 1500п.м. подземных горных выработок и 15000п.м. керна скважин, изучено 300 прозрачных шлифов и 400 аншлифов. Использовано свыше 400 химических анализов пород, в том числе - 40 автора, в геохимических пересчетах использованы около 700 химических анализов руд (рядовое и групповое опробование Зыряновской ГРЭ).

Изучение химического состава рудных минералов проведено на микроанализаторе JXA-5, где получено около 300 электронно-зондовых анализов, и на лазерном микроанализаторе LMA-10 (свыше 200 анализов) в лаборатории рудной микроскопии кафедры полезных ископаемых МГУ. Состав нерудных минералов определен на микроанализаторе Camscan кафедры петрографии МГУ. Исследования изотопного состава серы пород и руд проводились в лаборатории геохимии стабильных изотопов ГЕОХИ РАН под руководством докт. геол.-мин. наук Л.Н.Гриненко, где выполнено около 150 анализов. Микротвердость, показатели отражения минералов и единичные рентгенографические анализы сделаны на кафедре минералогии МГУ,

(камера РКД). Статистическая обработка геохимических данных, построение диаграмм, обработка результатов электронно-зондовых анализов и расчет формул рудных и нерудных минералов проводились на ЭВМ СМ-4, РС РКОвУБТЕМ и РС ЮМ кафедры полезных ископаемых. Петрохимические пересчеты производились с помощью программы КЕ\\ФЕТ наРСШМ.

Научная новизна и практическая значимость работы..

В результате проведенных работ обосновывается последовательность формирования месторождения в течение трех этапов: пропилитизации, гидротермального рудообразования и метаморфогенных преобразований. Изучены основные рудные и нерудные парагенезисы и доказано одностадийное отложение основной массы колчеданно-полиметаллических руд. Реставрированы основные физико-химические процессы перераспределения элементов при наложенных изменениях вмещающих пород. Показано существование минералого-геохимической зональности в вертикальном разрезе и выявлены элементы скрытой минералого-геохимической зональности в распределении примесей в минералах. Детально изучены редкие сульфосоли, выявлена и детально изучена новая минеральная фаза, ранее в литературе не описанная. Впервые всесторонне рассмотрены вариации соотношений изотопов серы в основных минералах руд и вмещающих породах месторождения. Предложена модель формирования месторождения, учитывающая смешение рудного вещества из разных источников, и оценены физико-химические условия этого процесса.

Апробация работы. Основные положения работы представлялись и докладывались на научных конференциях молодых ученых геологического факультета МГУ ( 1987, 1988, 1991, 1994, 1995), конференции молодых ученых ЦНИГРИ (1987), I Всероссийском петрографическом совещании (Уфа, 1995). По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, девяти глав, выводов и практических рекомендаций, общим объемом стр., из них стр. машинописного текста и сопровождается таблицами, диаграммами, рисунками и фотографиями. Список литературы включает 113 наименований.

Основные защищаемые положения: 1. На Малеевском месторождении выделены группы сменяющих друг друга минеральных парагенезисов, соответствующих проявлению в различных физико-химических условиях трех последовательных этапов: поствулканической пропилитизации, гидротермального

рудообразования и регионально-контактового метаморфизма. В пределах этапа гидротермального рудообразования выделяются две стадии: предрудных метасоматитов и колчеданно-полиметаллических РУД (продуктивная).

2. Высокотемпературные минеральные парагенезисы с сурьмяными и висмутовыми сульфосолями, никелевыми минералами, бариевыми полевыми шпатами и бариевыми слюдами формируются на прогрессивной, а самородный висмут, низкотемпературные висмутовые и сурьмяные сульфосолями, среди которых установлена минеральная

фаза, ранее в литературе не описанная, - на регрессивной ступени метаморфизма.

3. В рудных залежах месторождения установлена асимметричная вертикальная геохимическая зональность, выражающаяся в последовательной смене от подошвы к кровле сёрноколчеданных руд медноколчеданными, колчеданно-медно-цинковыми и барит-полиметаллическими. и обусловленная разностадийным формированием серноколчеданных и колчеданно-полиметаллических руд, а также последовательным выпадением минералов из гидротермального раствора в ходе колчеданно-полиметаллических стадии.

4. Рудоносные фреатомагматические брекчии, широко распространенные в пределах рудных тел Малеевской зоны, являются интрарудными, а их формирование вызвано взрывом гидротермального флюида при поступлением риолитового материала из магматического очага.

5. Изотопный состав серы сульфидов руды говорит об участии в рудообразовании изотопно тяжелой серы корового происхождения и о высокотемпературном характере процесса. Вариации значений 5^8 в сульфидах,барите и общей сере вмещающих пород указывают на смешение вновь поступающих порций гидротермального раствора с ранее сформированными, а также на участие в составе флюида сульфата морской воды и серы вулканических и осадочных пород.

Диссертация выполнена на кафедре полезных ископаемых геологического факультета МГУ под руководством член-корреспондента РАН проф. Н.И.Еремина, которому автор выражает

искреннюю признательность. За разносторонние консультации и помощь при выполнении исследований автор благодарит проф. В.И.Старостина, проф.Г.Ф.Яковлева, проф.В.В.Авдонина,

доц.Н.Н.Шатагина, доц. Ю.С.Бородаева, н.с. Н.В.Позднякову, ст.н.с.

H.Е.Сергееву, доц.А.Л.Дергачева, ст.н.с. Т.Я.Гончарову, н.с.А.Б.Волкова, доц.Ю.А.Малютина и всех сотрудников кафедры полезных ископаемых. Автор признателен ст.н.с. И.А.Брьгзгалову, И.В.Петровой (кафедра минералогии), ст.н.с. Л.Б.Грановскому (кафедра петрографии), докт. геол.-мин. наук Н.Н.Мозговой, канд. геол.-мин. наук С.Н.Ненашевой (ИГЕМ РАН) за помощь в проведении аналитических исследований и консультации. Особую признательность автор выражает с.н.с. доктору геол.-мин. наук Л.Н.Гриненко (ГЕОХЙ РАН) за содействие и руководство в проведения изотопных исследований и постоянное внимание к работе.Автор благодарит руководство лаборатории геохимии рудообразующих процессов ИГЕМа РАН за предоставленную возможность завершить сей труд. За содействие в организации полевых работ и полезные советы автор выражает благодарность геологам Зыряновской ГРЭ и Зыряновского свинцового комбината Т.К.Жаксалыкову, М.Сайдуакасову, В.В.Тарутину, Ю.С.Есину, В.Н.Гаврильцу, а также сотрудникам Алтайского отдела ИГН Казахстана. Автор благодарен за заботу и моральную поддержку своим родителям и семье.

I. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ И ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ РАЙОНА.

Малеевское месторождение находится в Зыряновском рудном районе Лениногорско-Зыряновской . подзоны Рудно-Алтайской структурно-формационной зоны. В структурном отношении Зыряновскому району

соответствует Ревнюшинский антиклинорий с неглубоко залегающим каледонским основанием, приуроченный к полосе схождения длительно живущих региональных разломов глубинного заложения. Малеевское месторождение расположено на северо-западном фланге Малеевско-Путинцевской антиклинали, осложняющей северное замыкание Ревнюшинской антиклинали.

Месторождение в настоящее время является одним из крупнейших объектов колчеданно-полиметаллических руд не только Зыряновского рудного района, но и в целом Рудного Алтая. Резкий прирост запасов был вызван открытием слепой глубоко залегающей Родниковой рудной зоны, в связи с чем было принято специальное распоряжение Совмина СССР о промышленном освоении месторождения. В 1986 г. на месторождении завершена детальная разведка и произведен подсчет запасов, а такЬке проведена дополнительная разведка на флангах рудных залежей силами геологов Зыряновской ГРЭ. В настоящее время пройдены шахты и несколько километров эксплуатационно-разведочных выработок на 11, 12 и 13 горизонтах в Родниковой рудной зоне.

Вопросы геологии и металлогении района, а также геологической структуры и особенностей руд месторождения исследовали Д.Г.Ажгирей, В.С.Аксенов, В.Д.Баранов, Э.Д.Баранов, Н.Н.Биндеман,

В.П.Богородская, Б.И.Вейц, И.В.Ведяева, И.В.Викентьев, В.Н.Гаврилец, Г.Д.Ганженко, А.И.Городко, Д.И.Горжевский, С.А.Горжевская, П.В.Ермолов, И.З.Исакович, А.К.Каюпов, М.С.Козлов, А.Ф.Кудрявцев, Н.Г.Кудрявцева, В.С.Кузебный, М.Г.Лухтанова, A.M.Марьин, М.Ф.Микунов, А.М.Мысник,

В.Н.Назаров, Ю.С.Николаенко, В. Ю. Прокофьев, И.П.Пугачева, Н.В.Полянский, В.И.Старостин, Н.И. Стучевский,Е.И.Филатов, Э.Д.Фромберг, М.Г.Хисамутдинов, П.И.Хохлов, В.Б.Чекваидзе, В.И.Чернов, А.Г.Юдовский, Н.В.Юдовская, Г.Ф.Яковлев, Е.Б.Яковлева 2.Ф0РМАЦИ0НН0Е РАЗДЕЛЕНИЕ ПАЛЕОЗОЙСКИЙ ОБРАЗОВАНИЙ РАЙОНА.

В районе развиты интрузивные и вулканогенно-осадочные образования девона и карбона. Стратифицированные отложения среднего и верхнего девона залегают на метаморфических сланцах раннедевонского возраста и подразделяются на пять свит: ревнюшинская свита (Б^ет2-В2егу), маслянская свита хамирская свита ( тургусунская свита (С^-у^гг) и

ларихинская свита (С-р^г). Ядерная часть Ревнюшинского антиклинория сложена породами подревнюшинской серии, на крыльях развиты отложения ревнюшинской, маслянской, хамирской и тургусунской свит, а также породы экструзивно-субвулканического комплекса риолитов и риодацитов и ревнюшинского комплекса базитов. С востока Ревнюшинскую структуру окаймляет протяженный Ларихинский вулкано-плутонический пояс, сложенный породами ларихинской свиты и синхронными с ней магматическими образованиями. С запада и юго-запада вулканогенно-осадочные отложения прорваны интрузиями змеиногорского габбро-плагиогранит-гранитного комплекса (С2.3).

ВУЛКАНОГЕННО-ОСАДОЧНЫЕ ФОРМАЦИИ.

Известково-терригенпая формация (Б^) включает отложения подревнюшинскои серии нижнего девона и является наиболее древней. Она сложена зелеными мелкозернистыми известковистыми песчаниками, переслаивающимися с известковистыми алевролитами. Известково-глинистый материал превращен в хлоритовые, серицит-хлоритовые и эпидот-карбонат-серицит-хлориговые сланцы в условиях зеленосланцевой фации метаморфизма.

Базальт-риолит-известковисто-терригеппая формация имеет региональное распространение на Рудном Алтае, а в Зыряновском рудном районе объединяет отложения ревнюшииской и маслянской свит нижнего и среднего девона и включает риолиты и риодациты экструзивно-субвулканического комплекса (П£.з) пород кислого состава. Наряду с вулканогенными образованиями большое место в ней занимают терригенные отложения, представленные известковистыми алевролитами, аргиллитами, алевропесчаниками и песчаниками.

На Малеевском месторождении в субсогласном залегании среди пород рудовмещающей пачки (БдеГотй) откартированы тела рудоносных брекчий, которые слагают протяженные линзовидные тела мощностью до 10 м, приуроченные, в большинстве случаев, к кровле рудной залежи,на ее продолжениях по простиранию, склонению и восстанию. В целом согласные с слоистостью контакты брекчии часто имеют инъекционные ( очертания , а в местах изгибов слоев и мелких складок срезают слоистость.

Детальное изучение показало, что в брекчии присутствуют обломки всех пород, подстилающих и перекрывающих рудную залежь:

известковисгых алевролитов, риолитов, микрокварцитов, хлоритолитов. В составе обломочного материала рудоносных брекчий обнаружены округлые кремнистые конкреции сантиметровых размеров, которые отмечаются также за пределами рудной зоны в известковистых алевролитах. Последнее является свидетельством того, что в процесс брекчирования вовлекались уже литифицированные осадки, прошедшие стадию образования ; конкреций. Сульфидная минерализация присутствует в виде рудокластов, рассеянной вкрапленности, гнезд и прожилков и фиксируется как в обломках, так и в матриксе брекчий, что рассматривается как показатель интрарудного процесса брекчирования

В отличие от месторождений Куроко ("брекчии Увамуки" на месторождении Фуказава и др.) и месторождений типа куроко других регионов (11.Н.8ШН;ое,1985), где матрикс брекчий сложен кластическим материалом, сульфидами и, часто, баритом, на Малеевском месторождении в матриксе преобладает струйчато распределенный риолитовый материал, обтекающий обломки и имеющий инъекционные соотношения с вмещающими породами. Средний химический состав их цемента и обломков вулканитов весьма близок, попадая в область составов кислых пород базальт-риолит-известковисто-терригенной формации. '

Изотопный состав серы сульфидов цемента и обломочной части брекчий практически совпадает (5^"%-4.7), что несколько превышает среднее значение для колчеданно-полиметаллических руд

месторождения и значительно отличается от изотопного состава серы рудовмещающих алевролитов и риолитов. Более высокие значения

этой величины по сравнению с рудами, вероятнее всего, обусловлены привлечением серы из морской воды, что подтверждается также значениями для баритов из руд месторождения, близкими к

значениям морской воды девонского времени.

Представляется,что выявленные специфические черты рудоносных брекчий Малеевского месторождения определяются особенностями развития девонского вулканизма в Зыряновском рудном районе, где при преобладании вулканогенно-герригенных образований удаленной зоны, в тоже время широко проявлены субвулканические риолитовые тела заключительных стадий кислого вулканизма. Процесс брекчирования был вызван взрывом перегретых смешанных гидротермальных и морских вод в связи с поступлением насыщенной летучими кислой магмы, которая в дальнейшем выполняла роль матрикса,захватывая и перемещая обломки раздробленных пород. В соответствии с номенклатурой Силлитое (К.Н.8ПШ;ое,1985), такие образования могут быть отнесены к разряду фреатомагматических.

Флишоидная формация представлена мощными отложениями хамирской свиты согласно перекрывающими толщу

алевролитов. Отложения флишоидной формации по периферии Ревнюшинского антиклинория перекрываются толщей довольно монотонных известковистых и углистых алевролитов-аргиллитов известняково-террнгенпой формации (тур гу су некая свита С^-у-^я).

Андезито-базальтовая формация сложена вулканогенно-осадочными олбразованиями ларихинскоц свиты и синхронными с ними плутоническими образованиями, которые наблюдаются в пределах Ларихинской вулкано-тектонической синклинали вдоль

восточной окраины Ревнюшинского антиклинального сооружения. Ларихинская свита (С сложена базальтами, андезито-базальтами

и андезитами, их туфами и туфогенно-терригенными породами.

Ларихинский андезито-базалътовый комплекс в составе адезит-базальтовой формации развит по восточной периферии Ревшошииской структуры среди вулканогенно-осадочных образований ларихинской свиты.

МАГМАТИЧЕСКИЕ ФОРМАЦИИ РАЙОНА.

История развития и расчленение магматических пород на комплексы в течение длительного времени были и остаются предметом дискуссий исследователей Рудного Алтая. В соответствии с представлениями Ю.А.Кузнецова под магматическим комплексом подразумевается занимающая определенное место в пространстве и времени ассоциация магматических пород, тесно связанных друг с другом парагенетическими отношениями, близких по возрасту и геологической обстановке формирования. На Рудном Алтае выделяемые магматические комплексы объединяются в формации или отвечают одной из них. В Зыряновском рудном районе выделяются следующие магматические комплексы:

1. Экструзивно-субвулканический комплекс риолитов и риодацитов, рассмотренный ' выше в составе базальт-риолит-известковисто-терригенной формации (Б2_д).

2. Ларихинский андезито-базальтовый комплекс, рассмаотренный выше в составе андезито-базальтовой вулкано-плутонической формации

3. Ревшошинский габбро-порфиритовый комплекс (габбро-диабазовая формация С^у-п).

4. Змеиногорский габбро-плагиогранит-гранитный комплекс (габбро-плагиогранитная формация (С2_з).

ПЕТРОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОРОД РУДОВМЕЩАЮЩЕГО РАЗРЕЗА МЕСТОРОЖДЕНИЯ.

Для рудоносной базальт-риолит-известковисто-терригенной формации в настоящее время [Авдонин, 1987] установлено, что изменение ее петрохимической специализации от натриевой до натриево-калиевой и калиевой определяет изменение состава месторождений от свинцово-медно-цинково-колчеданных до полиметаллических. Повышенная калиевость кислых вулканитов Зыряновского рудного района и, в частности, Малеевского месторождения соответствует повышенным содержаниям свинца в рудах. Тем не менее, аномально высокие для района месторождения содержания К2О отмечаются в кислых, основных и осадочных породах, а также во фреатомагматических брекчиях, что говорит о развитии региональных наложенных процессов, при которых происходит привнос калия (регионально-контактовый метаморфизм всех типов рудовмещающих пород) и натрия (постмагматическая пропилитизация кислых вулканитов и локальные контактовые изменения в связи с интрузиями базитов). Наиболее интенсивно наложенные минеральные парагенезисы развиваются в породах с изначально повышенными содержаниями натрия или калия.

Совокупность петрохимических особенностей базитов ревнюшинского комплекса габбро-диабазовой формации и сравнение

их с базитовыми комплексами базальт-риолит-известковисто-терригенной и андезито-базальтовой формаций позволяет отнести их к промежуточному типу островодужных толеитов. 4.УСЛОВИЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ОРУДЕНЕНИЯ И МОРФОЛОГИЯ РУДНЫХ ТЕЛ.

Структурная обстановка Малеевского месторождения характеризуется тем, что оруденение локализовано в полого лежащей складчатой толще в пределах сравнительно узкого интервала вулканогенно-осадочного разреза маслянской свиты. Месторождение формировалось на склоне консидементационного экструзивного купола риолитов в локальных протяженных депрессиях низшего порядка. Сложные границы рудных тел и частые секущие взаимоотношения с вмещающими породами отражают широкое развитие переотложения и замещения рудного вещества в пределах стадии рудообразования.

Рудные тела Родниковой зоны подстилаются мощной толщей метасоматически-измененных пород с вкрапленной минерализацией, представляющих собой рудоподводящий штокверк. Рудные тела Старо-Малеевской залежи характеризуются распространением тел брекчий, образовавшихся в результате близповерхностного фреатомагматического взрыва и разрушения различных пород, слагающих рудоносный разрез.

5. ТИПЫ РУД И ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ ОРУДЕНЕНИЯ.

По соотношению основных рудных минералов (сфалерит, пирит, галенит и халькопирит) при картировании в горных выработках и по керну скважин выделяются следующие минеральные типы руд:

1.Пирит-халькопирит-сфалеритовые с разновидностями: пирит-сфалеритовые и халькопирит-сфалеритовые (колчеданно-медно-цинковые). 2.Барит-(пирит)-галенит-халысопирит-сфалеритовые (барит-полиметаллические). З.Халькопиритовые (медноколчеданные).

4.Пиритовые (серноколчеданные).

Использование статистических методов геохимического анализа (корреляционный, кластерный анализы, фильтрация данных, анализ распределений различных коэффициентов зональности и др.) позволяют сделать вывод, что в распределении содержаний основных рудообразующих элементов по мощности рудных зон наблюдается следующая зональность (снизу вверх): медные - медно-цинковые -существенно цинковые - барит-полиметаллические руды.

Подобная зональность, как известно, является классической и характерной для многих колчеданно-полиметаллических месторождений. В главе "Минеральные парагенезисы" обосновывается вывод о том, что все основные рудные минералы свинца, цинка, меди и бария образовались в течение одной колчеданно- полиметаллической стадии и типы руд, выделенные по соотношению рудных компонентов не наблюдаются в секущих стадийных соотношениях. На основании этого, можно утверждать, что вышеописанная зональность отражает последовательное отложение руд из единого эволюционирующего гидротермального раствора в связи с изменением его физико-химических параметров, т.е. является зональностью отложения.

В строении рудных залежей значительное место занимают серноколчеданные (пиритовые) руды, из-за крайне низких содержаний цветных металлов не вовлеченные в статистическую обработку. При

геолого-минералогическом картировании подземных выработок и скважин отмечается приуроченность серноколчеданных руд к подошвам рудных залежей, где они слагают линзы убогих руд или уходящие на глубину прерывистые протяженные ореолы зон пиритовой минерализации. По геологическим данным контакты между серноколчеданным и другими типами руд резкие и отчетливые с признаками дробления, в то время как между выделенными минеральными типами руд имеются постепенные переходы.

Таким образом, общая зональность распределения основных природных типов руд, выражающаяся в смене от подошвы к кровле рудных тел серноколчеданных руд медными, затем медными, цинково-медными, цинковыми и барит-полиметаллическими обусловлена проявлением двух типов первичной зональности: стадийной (при формировании руд серноколчеданной и колчеданно-полиметаллической стадий) и отложения (в пределах образований колчеданно-полиметаллической стадии).

По отдельным пересечениями рудных тел по скважинам установлено проявление асимметричной скрытой минералого-геохимической зональности в распределении сурьмянистостости блеклых руд и железистости сфалерита. Повышенные концентрации Аи и Ag приурочены к участкам проявления метаморфогенных минеральных ассоциаций. 6. ТЕКСТУРЫ И СТРУКТУРЫ РУД.

По содержанию основных сульфидов цветных металлов и пирита руды Малеевского месторождения подразделяются на сплошные и прожилково-вкрапленные. Для сплошных руд различного состава,

составляющих основную массу руд Малеевского месторождения характерны следующие типы текстур: массивная, слоистая, метасоматически-полосчатая, метаморфогенно-полосчатая, пятнистая, брекчиевидная и брекчиевая. Среди вкрапленных руд выделяются: рассредоточенно-вкрапленная, прожилково-вкрапленная, гнездово-вкрапленная и прожилковая.

В целом, текстурно-структурные особенности руд Малеевского месторождения свидетельствуют в пользу того, что:

1. На месторождении проявились три способа рудообразования: гидротермально-метасоматический, гидротермально-осадочный и, в значительно меньшей степени, метаморфогенный.

Текстуры руд являются более информативными относительно способа образования руд, следы же метаморфогенной переработки фиксируются большей частью в структурных особенностях.

2. Основной объем сульфидов цветных металлов сформировался в одну стадию при сочетании гидротермально-осадочного и гидротермально-метасоматического способов образования. Взаимоотношения серноколчеданных руд и колчеданно-полиметаллических говорят об их разностадийном образовании.

7. МИНЕРАЛЬНЫЕ ПАРАГЕНЕЗИСЫ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ИХ ФОРМИРОВАНИЯ.

В истории формирования руд выделяются три основных этапа -поствулканической пропилитизации, гидротермальный и

метаморфогенный, которым соответствуют последовательно сменяющие друг друга группы парагенезисов рудных и нерудных минералов.

Пропилитизация, связанная с формированием эффузивных и субвулканических комплексов девонской базальт-риолит-известковисто-терригенной формации, является наиболее древним наложенным процессом. Отличительной чертой пропилитизации является локальная приуроченность ее продуктов к вулканогенным образованиям и ограниченная распространенность за их пределами. Минеральные ассоциации пропилитов уверено диагностируются в субвулканических кислых породах на крыльях антиклинальных структур, где, по сравнению с ядерной частью значительно снижается степень регионального метаморфизма. О развитии явлений пропилитизации на Малеевском месторождении говорит присутствие группы пиритов, по данным изотопного анализа серы, отличающихся от пиритов околорудно измененных пород и гидротермальных руд.

Околорудные изменения проявились на Малеевском месторождении в породах рудовмещающей маслянской свиты, фреатомагматических брекчиях и риолитах субвулканического комплекса. По составу выделяется две группы околорудно измененных пород: микрокварциты

5,

(кремниевые метасоматиты) и хлоритолиты ( магнезиальные метасоматиты) .

При формировании кремнистых метасоматитов происходит вынос оснований и привнос кремнезема, переотложение магния, кальция и железа происходит параллельно с процессами выщелачивания, что выражается' в формировании тел хлоритовых, карбонат-серицит-хлоритовых, тремолит-хлоритовых метасоматитов и серноколчеданных РУД-

Минераграфические наблюдения и закономерные изменения химического состава парагенных минералов стадии магнезиального метасоматоза говорят об их совместном образовании и отсутствии связи с базитами. На одновременность формирования хлоритолитов и серноколчеданных руд указывает также большое сходство изотопного состава серы их пиритов.

Рудообразование происходило двумя основными способами: гидротермально-осадочным и гидротермально-метасоматическим. Гидротермально-осадочные руды формируются одновременно с комплексом нерудных минералов (хлоритом, минералами кремнезема, карбонатами и слюдами) на дне бассейна, а гидротермально-метасоматические отлагаются в пределах зон измененных пород.

Представляется, что основная масса промышленных руд была отложена на месторождении в одну стадию, которой отвечает формирование продуктивного парагенезиса колчеданно-

полиметаллических руд. Все разнообразие минеральных ассоциаций, в пределах этого парагенезиса, вызвано различными сочетаниями минералов этой стадии, отражающим изменчивые физико-химические свойства среды рудоотложения, а не стадийную последовательность их образования. В рамках продуктивного парагенезиса представляется возможным выделить минеральные ассоциации наиболее устойчивые для различных типов руд ( как то: ассоциации медноколчеданных, медно-цинковых или барит-полиметаллических руд), но они будут различаться только количественными соотношениями слагающих их минералов .

Метаморфогенные изменения в рудах Малеевского месторождения выразились в широком развитии наложенных минеральных ассоциаций, связанных с воздействием флюидов контактово-регионального метаморфизма, вызванного внедрением многофазового комплекса змеиногорских гранитоидов и региональной складчатостью. Руды, метасоматиты и вмещающие породы подверглись в различной степени ороговикованию, интенсивность которого возрастает по мере приближения к контакту с гранитоидами в северо-западном направлении.

При изучении наложенных ассоциаций в пределах рудных зон автором были изучены К-Ва полевые шпаты. Ранее на их присутствие указывали М.С.Безсмертная и С.А.Горжевская при микроскопическом исследовании руд Старо-Малеевского месторождения в 50-х годах. Редкие силикаты были обнаружены в магнезиальных метасоматитах Малеевской залежи, в лежачем боку рудного тела, в ассоциации с флогопитом, кварцем, магнезиальным хлоритом и пиритом. Их выделения представляют собой длиннопризматические лейсты и их сростки размером до 1мм, а также агрегаты ксеноморфных зерен в матриксе кварца и хлорита, в которых на экране катодно-лучевой трубки микроанализатора выявляется многофазовое строение. Содержание ВаО в различных фазах колеблется от 13.3 до 26.8% .

Ва-содержаций серицит встречен в ассоциации с гиалофаном, а также в сплошной массе мелкозернистой серноколчеданной руды, где он является единственным нерудным минералом, кроме кварца. Содержание ВаО достигает 2.2%, кроме того он содержит 7.1% и

2.1% КеО. Незначительная примесь бария (0.23%) обнаружена также в

составе флогопита из серноколчеданных руд в ассоциации с хлоритом и тремолитом.

Крупночешуйчагый высокобариевый мусковит - эллахерит в ассоциации с железистым кордиеритом, кварцем и пиритом изучен в образце с северо-западного фланга месторождения, находящегося в зоне корднерит-кварцевых роговиков. Визуально минерал представляет собой белые с сиреневым оттенком пластинки, похожие на мусковит, размером до нескольких миллиметров. В его составе присутствуют 9.1% ВаО, 6.22% К20, а также отмечаются примеси железа, магния и марганца. К-Ва полевые шпаты и слюды являются явно наложенными образованиями по отношению к барит-полиметаллическим рудам - прожилки их секут массивные контактовые роговики, установлены случаи пересечения и разъедания тонкозернистым серицитом крупных кристаллов барита.

В пределах рудных залежей формируется парагенетическая ассоциация метаморфогенных сульфидов и сульфосолей. Совокупность структурно-текстурных признаков, позволяет рассматривать их как единую парагенетическую ассоциацию. В составе ее, кроме сульфидов основных металлов, можно выделить две группы минералов, приуроченных к различным типам руд:

1) висмут сурьмяные минералы: блеклые руды, висмутовые и сурьмяные сульфосоли свинца, самородный висмут, гудмундит, бертьерит, нисбиг и др.(развитые в медноколчеданных рудах);

2) минералы серебра и теллура (гессит, электрум, тетрадимит и др.), встречающиеся, как правило, в барит-полиметаллических рудах.

Разложение блеклых руд продуктивного парагенезиса с образованием арсенопирита, халькопирита, Bi-сульфосолей и более сурьмянистых блеклых руд неоднородного внутреннего строения происходило при участии растворов, неравновесных к ранее образованным фазам: 2Cu12(As3Sb)4S13+8FeS2+2PbS+2Bi->

4FeAsS+12CuFeS2+Cu12(As2Sb2)4S13+Pb2Bi2S5+S2. О повышенной активности Bi, Sb и пониженной активности S в восстановительных условиях свидетельствует также образование кубанита, самородного Bi, самородной Sb, самородного Ag [ Ганженко, 1987], электрума.

Среди редких минералов в рудах месторождения, отдельные из которых установлены впервые (линдстремит, бертьерит, хаммарит, наффилдит), выявлена и детально охарактеризована минеральная фаза, не описанная в литературе, и обоснована ее структурная близость к ряду Bi-джемсонит-сахароваит. Было проведено исследование химического состава,физических свойств и структуры наффилдита, что позволило сделать выводы относительно возможных схем замещения в минерале. Всестороннее изучение висмутовых сульфосолей подтвердило высказывание Н.Н.Мозговой о невозможности идентификации подобных минералов по одному лишь химическому составу. 8. ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ СЕРЫ ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД И РУД МЕСТОРОЖДЕНИЯ.

В пределах Малеевского рудного поля сульфиды руды, а также околорудно-измененных пород показали обогащение изотопом 34S,

руд и пород; 1 • пирит; - • иплькопирит; 3 • ефп.черит; •I • (мломит; Ь ■ имрн'г; <> • щшиш <ч:рп порол.; " • <'ора ГИДро-

'I С П'УГМ КЫКН'О И) I (ОН, I.» V

свидетельствующее об участии в рудообразовании изотопно тяжелой серы корового происхождения, а относительно узкий диапазон вариаций изотопного состава серы - о высокотемпературном характере процесса (рис.1).

Алевролиты вдали от рудных тел и сульфиды из согласных прослоев в слабо измененных алевролитах отличаются по изотопному составу серы и характеру вариаций ее изотопов. В первых присутствует негомогенизированная сера биогенной природы, во вторых - сера, гомогенизированная в более высокотемпературных условиях.

Повышенное содержание тяжелого изотопа ^д (в среднем до 5%0) в общей сере риолитов вдали от рудных тел и безрудных подтверждает возможность контаминации этих вулканитов коровым материалом осадочных пород.

Пириты измененных вулканитов в пределах рудных тел массивной серноколчеданной и полиметаллической, а также рудоносных брекчий имеют близкие изотопные характеристики серы (сходный характер вариации изотопов и средние величины обогащенной <54Э в

среднем до 4 - 5%о , что указывает на общий источник их серы и участие в рудном процессе изотопно тяжелой серы корового происхождения. Источниками последней могли являтся сульфат морской воды, вовлеченный в гидротермальный раствор или флюид, а также сера вулканических и осадочных пород (риолитов и алевролитов).

Изотопный состав серы- в пиритах серноколчеданных руд и хлоритолитов, составляющих обособленную группу, характеризуется некоторым обогащением изотопом и незначительными вариациями

значений в го время как изотопный состав серы пиритов

колчеданно-полиметаллических руд свидетельствует о тесном пространственном совмещении нескольких генераций этого минерала. Сходство изотопных характеристик серы пиритов рудоносных брекчий и пиритов руд, указывает на общие источники серы и сходный механизм отложения этого минерала в тех и других.

Сульфиды цветных металлов из медноколчеданной и полиметаллической руды отличаются от пиритов более гомогенным изотопным составом серы и меньшей обогащснностью ее тяжелым изотопом, что предполагает отложение их из единого гомогенного раствора, преимущественно в одну стадию.

Пириты из неизмененных даек основного состава отличаются от пиритов рудных тел и серы риолитов и осадочных. пород однородным, близким к метеоритному изотопным составом серы.

Изотопный состав серы баритов соответствует изотопному составу сульфата морской воды девонского времени,что указывает на вовлечение редуцированных сульфатов при смешивании гидротермальных флюидов с морской водой.

9. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЯ.

Для процессов пропилитизации кислых вулканитов характерна повышенная активность натрия, кальция и калия, что выражается в широком развитии альбигизации и соссюритизации полевых шпатов.

Освобождающиеся при этом калий и кальций входят в состав калиевых слюд и эпидота.

Пропилиты являются неравномерно преобразованными породами, что проявляется в значительной дифференциации минерального состава, а также в неоднородном изотопном составе серы в пиритах в тех частях тел риолитов, где они не затронуты гидротермальным воздействием. Вариации значений для пиритов из пропилитов по

сравнению с более однородным изотопным составом серы в рудах и метасоматитах, говорят о гом, что они были отложены из негомогенизированного низко- или среднетемпературного флюида.

На стадии предрудных метасоматитов цветные металлы во флюиде отсутствовали и взаимодействие растворов с минералами вмещающих пород понижало кислотность растворов и способствовало осаждению пирита и магнезиальных хлоритов. В свою очередь осаждение пирита является важнейшим фактором кислотного выщелачивания алюмосиликатов [Рафальский, 1987, Бримхолл, 1992]. Возможно, что на этой стадии часть рудных компонентов из вмещающих пород переводилась в миграционно-способную форму.

Формирование основной массы колчеданно-полиметаллических руд происходило из гидротермального флюида в котором сера из очага риолитовой магмы при приближении к поверхности морского дна все больше смешивалась с серой вмещающих пород и морской воды, а металлы могли поступать как из магматического очага, так при выщелачивании из неминерализованных вмещающих пород и переотложении серноколчеданных руд. Температуры образования основных сульфидов, рассчитанные по сероизотопному термометру

попадают в интервал от 150 до 330°С ,что согласуется с данными температур гомогенизации включений В.Ю.Прокофьева (130-360°С) и В.А.Кокшарова (140-400°С).

Метаморфогенный этап в обобщенном виде характеризуется последовательной сменой высокотемпературных минеральных ассоциаций (400-600°С), когда образуются некоторые висмутовые сульфосоли, бертьерит, нисбит и бариевые минералы, средне- и низкотемпературными (ниже 300°С) с участием сульфосолей серебра, блеклых руд, самородного висмута и др. Новообразованные минеральные ассоциации указывают на изменение среды минералообразования: уменьшение активности серы, восстановительные условия, а также повышенную активность сурьмы, калия, бария и некоторых других элементов. Температуры кристаллизации сосуществующих сульфидов, установленные по распределению в них примесей никеля и кобальта по методу Н.И.Безмена и др., попадают в интервал от 138-314°С, Другие физико-химические параметры рудообразования оценены на диаграммах существования равновесных минеральных ассоциаций. ВЫВОДЫ:

Изучение петрохимических особенностей вмещающих пород,морфологии рудных тел, текстурно-структурных особенностей и геохимической специализации руд, химического состава физических свойств и структур минералов, соотношения стабильных изотопов в них проводилось с целью воссоздания последовательности процессов минералообразования и условий отложения минералов на каждом этапе. Всесторонний анализ показывает, что формирование

месторождения является закономерным событием в геологическом развитии структуры, где все предыдущие ступени подготавливают почву для последующих. При формировании рудных тел вещество (сера и металлы) заимствовалось из различных источников: магматического, связанного с риолитовой магмой, из вмещающих неминерализованных пород, из пропилитизированных и околорудно измененных пород и из морской воды. Однако образование основной массы руд произошло в течение одной колчеданно-полиметаллической стадии, хотя окончательный облик руд сформировался в метаморфогенный этап.

Сложность истории формирования промышленного оруденения колчеданных месторождений объясняет малую эффективность поисковых работ, основанных на каком-либо одном типе поисковых признаков. Тесная связь оруденения и измененных пород является одним из главнейших поисковых признаков, но при поисках слепых рудных тел, особую важность приобретают геохимические методы.

Список работ автора, опубликованных по теме диссертации: 1. Редкие минералы руд Малеевского месторождения, Рудный Алтай. -В сб.-.Материалы Х1У конференции молодых ученых геологического факультета МГУ. М., 1987, с.39-43. Деп. в ВИНИТИ. • 2. Применение статистических методов для выявления геохимической зональности в рудах Малеевского месторождения (Рудный Алтай) - В сб.: Пути повышения эффективности геологоразведочных работ на цветные, благородные металлы и алмазы. Тез.докл., М., ЦНИГРИ, 1987.

3. Геохимическая зональность Родниковой залежи Малеевского колчеданно-полиметаллического месторождения (Рудный Алтай). - ДАН СССР, т.296, N1, 1987, с.214-217 (соавтор Н.Н.Шатагин).

4. Некоторые особенности минералогии колчеданно-полиметаллических руд Малеевского и Греховского месторождений на Рудном Алтае. - В сб. Материалы XY научной конференции молодых ученых геологического факультета МГУ.М., 1988. Деп. в ВИНИТИ.

5. Метаморфические ассоциации в околорудно измененных породах Малеевского месторождения. - В сб. Материалы XYIII конференции молодых ученых геологического факультета МГУ. М., 1991. Деп. в ВИНИТИ.

6. Особенности геологического строения и минерального состава руд Греховского-1 месторождения (Рудный Алтай). - Вестн. Моск. ун-та, сер.4, Геология. 1990, N2, с.46-52. (соавтор А.Г.Юдовский).

7. Новые данные о сурьмяно-висмутовой минерализации в рудах Малеевского месторождения (Рудный Алтай). - Вестн. Моск. ун-та, сер.4, Геология. 1992, N2, с.53-65 (соавторы И.А.Брызгалов, Н.И.Еремин, И.В.Петрова, Н.В.Позднякова).

8. Рудоносные брекчии базальт-риолитовых колчеданоносных формаций (на примере Малеевского месторождения, Рудный Алтай). - В сб. Магматизм и геодинамика. Мат. I Всероссийского петрографического совещания, Уфа, 1995 (соавтор Н.И.Еремин).

9. Nuffieldite from the Maleevskoe massive sulfide deposit, Russia. - The Can. Min., vol. 32, pp.359-364. 1994 ( соавторы Н.Н.Мозгова, С.Н.Ненашева, Ю.С.Бородаев).