Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Строение, состав и процессы формирования кластогенных медно-цинково-колчеданных залежей Александринского месторождения

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

Автореферат диссертации по теме "Строение, состав и процессы формирования кластогенных медно-цинково-колчеданных залежей Александринского месторождения"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Уральское отделение Институт минералогии

О М

.-, г, с-.На правах рукописи С у л

Тесалина Светлана Германовна

СТРОЕНИЕ, СОСТАВ И ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ КЛАСТОГЕННЫХ МЕДНО-ЦИНКОВО-КОЛЧЕДАННЫХ

ЗАЛЕЖЕЙ

АЛЕКСАНДРИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

(ВОСТОЧНО-МАГНИТОГОРСКАЯ ПАЛЕООСТРОВНАЯ ДУГА, ЮЖНЫЙ УРАЛ)

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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва 1997

Работа выполнена в лаборатории Прикладной минералогии и минерагении Института минералогии УрО РАН.

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук В. В. Зайков.

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук II. С. Бортников (ИГЕМ РАН)

кандидат геолого-минералогических наук А.Л.Дсргачев (МТУ)

Ведущее предприятие: Институт геологии и геохимии УрО РАН

Защита состоится 30 мая 1997 г. в_ч. в ауд._на

заседании специализированного Ученого Совета по металлогении, геологии, поискам и разведке рудных и нерудных месторождений (шифр К 053.05.05) при геологическом факультете 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 25 апреля 1997 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат геолого-минералогических наук

А.Л. Дергачев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Кластогенные руды наблюдаются практически на всех колчеданных месторождениях Урала, однако их строение, морфология, литология и зональность изучены довольно слабо. Поставленные задачи можно решить на примере детально разведанных месторождений с преобладанием кластогенных.руд. Этим требованиям удовлетворяет Александрийское медно-цинково-колчеданное месторождение на Южном Урале, Первое рудное тело которого сложено класто-генными рудами.

Полное систематическое описание Александрийского месторождения в литературе отсутствует. Отдельные сведения, имеющиеся в фондовых и опубликованных работах [Язева, 1969; Медноколчеданные..., 1988], весьма отрывочны и не дают ясного представления о его строении и происхождении. Между тем, решение этих вопросов является ключевым для рациональной отработки руд и выяснения перспектив рудоносности Александринского рудного района.

Цель и задачи работы. Целью данной работы является реконструкция процессов и условий формирования и последующего преобразования кластогенных рудных тел на примере Александринского месторождения. Для решения поставленной цели были проведены следующие исследования:

- изучение строения и состава вмещающего месторождение палеогндротермального поля;

- описание морфологии и строения кластогенного рудного тела и текстурно-структурный анализ слагающих его руд;

- описание минералого-геохимической зональности рудных циклитов и рудного тела. Реконструкция условий и процессов субмаринного гипергенеза кластогенных руд;

- изучение типоморфных особенностей рудных минералов в различных зонах субмаринного гипергенеза.

Выполненные исследования направлены на решение важных вопросов, имеющих значение для реконструкции условий колчеданного рудообразования, и позволяют восполнить недостаток информации о геологии и рудоносности Александринского рудного района.

Фактическая основа и методика исследований. В основу работы положены материалы, собранные автором в ходе полевых работ 1991-1996 г. при детальной геологической документации около 10 ООО пог. м. керна буровых скважин эксплуатационной разведки. В 1996 г. были изучены отдельные уступы

Александринского карьера. Составлены серии разрезов и карт, а также литолого-фациальная блок-диаграмма Первого рудного тела Александринского месторождения. Создана и использована уникальная база данных, включающая около 2 ООО химических, рентгено-спектральных и микрозондовых анализов руд и рудовмещающих пород.

Рентгеновские и термические исследования вещества проводились в лаборатории комплексных методов изучения минералов, микрозондовые определения и спектры люминесценции получены в лаборатории экспериментальной минералогии и физики минералов, термо-ЭДС измерена автором на оригинальной установке в лаборатории прикладной минералогии и минерагении Института минералогии УрО РАН. Рентген-флюоресцентный анализ монофракций рудных минералов выполнен С.Н. Николаевым (г. Симферополь). Пробирный анализ золота и серебра осуществлен в Полевской лаборатории Свердловской обл. Изотопный анализ серы (65 анализов) в рудах месторождения проводился в лаборатории геохимии изотопов ЦНИГРИ под руководством Н. М. Заири. Обработка результатов исследований осуществлялась при помощи СУБД «Ильмены», разработанной О.С. Теленковым в Институте минералогии.

При реконструкции процессов колчеданного рудоотло-жения использован фациалъный анализ, дано определение понятия «рудная фация». Рассмотрены признаки кластогенно-гипергенной рудной фации. Большое внимание при описании разреза уделено циклическому строению кластогенных рудных тел, которое изучалось с применением метода графической коннексии Вассоевича. На основе литолого-фациального анализа разработаны специфические стратиграфические признаки для корреляции рудных уровней. Важным методом при описании кластогенных рудных фаций явился текстурно-структурный анализ, который позволил совместно с другими методами реконструировать процессы гравитационного переноса осадочного материала и проследить переходы между различными текстурными типами руд в разрезе и по латерали.

Научная новизна и практическая значимость работы заключается в следующем:

-Получены новые данные о петрографических, петро-химических и геохимических особенностях вулканогенных пород района.

- Описано палеогидротермальное поле, в котором происходило отложение колчеданных руд.

-Детально рассмотрена кластогенно-гипергенная рудная фация месторождения, образовавшаяся в результате разрушения сульфидной гидротермальной постройки.

- Описано ритмично-слоистое строение кластогенных рудных залежей, характерные особенности морфологии рудных циклитов, текстуры руд, а также строение элементарного прогрессивного рудного циклита.

- Рассмотрена минералого-геохимическая зональность рудной залежи, обусловленная процессами субмаринного ги-пергенеза (в частности, распределение золота и серебра).

- Показаны типоморфные особенности рудных минералов в различных зонах субмаринного гипергенеза.

- Показано обогащение легким изотопом серы пиритовых песчаников в кровле рудных циклитов.

- Реконструированы процессы формирования и последующего преобразования кластогенной рудной залежи.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Школах "Металлогения древних и современных океанов" (г. Миасс) в 1995-1996 гг., конференции по тектонике плит в Москве в 1993 г., Международной школе по морской геологии в Геленджике в 1994 г., на Металлогеническом совещании в Екатеринбурге в 1994 г., на Международной конференции "Молодежь и наука - третье тысячелетие" в 1996 г., на совещании по рудноформационному анализу в ЦНИГРИ в 1996 г., на Международном Гидротермальном семинаре проф. Скотта в 1996 г. в Бресте (Франция). Результаты исследований опубликованы в 4 статьях и 6 тезисах.

Объем работы. Диссертация состоит из 250 страниц, из них 17 таблиц и 79 рисунков. Список литературы включает 163 наименования.

Работа выполнена в Институте минералогии под научным руководством доктора геолого-минералогических наук В. В. Зайкова. Автор выражает глубокую признательность кандидату геолого-минералогических наук В.В. Масленникову, совместно с которым проводилось изучение Александринского месторождения, а также Е.П. Шираю за постоянное внимание к работе.

Автор благодарен сотрудникам Поляковского геологоразведочного предприятия Челябинскгеолкома В.В. Ямщиковой, U.M. Казаковой, Р.Г. Яитурину, A.B. Овчарову и др. за предоставленные материалы и ценные советы при проведении данной работы, О.В. Трофимову за помощь при проведении полевых работ и описании керна. Особую признательность

автор выражает Т.Н. Сурину за ценные консультации и помощь в выполнении аналитических работ.

Содержание работы

В главе 1 определено положение Александрийского месторождения в структурах Магнитогорско-Мугоджарской па-леоостроводужной системы. Приводится характеристика сред-недевонских вулканогенных и рудовмещающих вулканогенно-осадочных и осадочных пород, а также метасоматических образований рудоносного комплекса. Выделено и описано рудо-вмещающее палеогидротермальное поле, приуроченное к внут-ридуговому диагональному рифту.

В главе 2 описано ритмично-слоистое строение и морфология Первого рудного тела Александрийского месторождения. Дана характеристика текстур и структур слагающих его кластогенных руд.

В главе 3 описана геохимическая зональность Первого рудного тела. Определены особенности распределения основных рудных элементов в различных типах кластогенных рудных циклитов. Выделены зоны субмаринного гипергенеза. Показано распределение золота и серебра в разрезе рудной залежи. Приведена характеристика текстур и структур гипергенных РУД.

В главе 4 охарактеризованы типоморфные особенности рудных минералов в различных зонах субмаринного гипергенеза. Рассматривались термо-ЭДС, микротвердость, люминесценция сфалерита, полиморфная модификация борнита и особенности состава рудных минералов. Описана впервые обнаруженная фаза состава Си-РЬ-Бе-Б. Проанализирован изотопный состав серы сульфидов и сульфатов в различных текстурных типах руд.

В главе 5 реконструированы процессы и условия формирования кластогенных рудных залежей месторождения, включающие стадии седиментогенеза и последующего изменения (гипергенеза) рудных отложений.

Обоснование защищаемых положений

1. Александрийское палеогидротермальное поле, вмещающее месторождение, приурочено к диагональному рифту Восточно-Магнитогорской палеоостровной дуги, выполненному вулканогенными и осадочными отложениями риолит-базальтового комплекса известково-щелочной серии.

Структурная приуроченность Александринского рудного поля является дискуссионной. Ряд исследователей считает, что рудоносная структура имела субмеридиональное простирание и включает известные рудопроявления Александринского рудного района (Сабановское, Каменный плес и некоторые другие). Было высказано также предположение, что на размещение оруденения влияли разрывные нарушения северовосточного простирания, однако геодинамическая природа рудоносной структуры не уточнялась. В результате детального литолого-фациального картирования совместно с В. В. Масленниковым показано, что Александрийское палеогидротер-мальное поле приурочено к внугридуговому рифту северовосточной ориентировки (рис. 1).

Ш1 ЕШ Из Ш4 Ш 5 [<ЕЗб ЕЯ7

8 9 10 ¡¿3 и \ 1 ¡13

Рнс. 1. Седиментологическая схема Александринского палеогидротермального поля (для уровня рудоотложения): 1 - рудные тела; 2 - 4 - участки развития: 2 - сульфидных прожилков, 3 - сульфидных ритмитов, 4 - госсанитов; 5 - тела джасперитов (низкотемпературных гидротермальных отложений); 6 - ксенокласты джасперитов; 7 - красноцветные силициты с прослоями гиалокластогенных песчаников; 8 - рудовмещающая дацитовая толща; 9 - дацитовая толща; 10 - базальт-дацнтовая толща с прослоями гиалокластогенных песчаников: 11 - 12 - границы 11 -гидро-¡ермально-супергенных зон, 12 - палеогидротермального поля; 13 - разломы.

Основными доказательствами этого защищаемого положения являются следующие.

1) Рудовмещающие вулканогенно-осадочные отложения приурочены к грабену северо-восточного простирания. Борта

грабена представлены лавами основного и кислого состава, насыщенными субвулканическим телами, и не содержат вулка-ногенно-осадочных прослоев.

2) По составу выполняющих грабен вулканитов и содержанию в них редкоземельных элементов рудоносный контрастный риолит-базальтовый комплекс живетского возраста принадлежит к образованиям известково-щелочной островодуж-ной серии.

3) Рудовмещающие вулканогенно-осадочные породы отражают специфические геодинамические условия, заключающиеся в сопряженном проявлении осадконакопления и локальных развигов. Эти процессы приводили к формированию эдафогенных брекчий, вулканитов, ксенокластолав и ксе-нолавокластогенных отложений дацитового состава.

4) К грабену приурочен ареал продуктов окисления и разрушения колчеданных руд, фиксирующий Александринское палеогидротермальное поле. Непосредственно с рудными телами месторождения связаны гидротермально-супергенные зоны, представленные прослоями госсанитов - продуктов полного субмаринного окисления колчеданных руд в осадочных и вулканогенно-осадочных отложениях рудовмещающей толщи. На удалении от месторождения гидротермальные отложения представлены ксенокластами джасперитов и колчеданных руд в ксенокластолавовых и ксенолавокластитовых отложениях.

5) Направление первичного наклона рудных тел и вмещающих вулканогенно-осадочных пород, ориентировка син-вулканических дизъюнктивных нарушений, а также субвулканических и интрузивных тел соответствует северо-восточному простиранию рифтовой долины.

2. Первое рудное тело месторождения сложено циклически построенными горизонтами кластогенных руд, образовавшимися при прерывистом разрушении придонной гидротермальной постройки.

Ранее считалось, что Первое рудное тело Александрин-ского месторождения имеет гидротермально-метасоматическое происхождение. В работе впервые обоснован его кластогенный генезис, для доказательства которого предлагаются следующие седиментологические критерии.

1) Врекчиевые, микробрекчиевые и слоистые текстуры руд, которые отражают процессы их накопления кластогенным способом на дне бассейна, о чем свидетельствуют характерные признаки: механоглифы в подошве рудных ритмов; признаки придонного растрескивания и рассыпания пиритовых облом-

ков; срезание текстур и зональности роста пирита ограничениями обломков; градационная сортировка рудокластического материала.

Проксимальные коллювиалъные отложения образовались в результате придонного гипергенеза и сейсмо-гравитационного обрушения кровли первичного сульфидного холма и представлены грубообломочными рудами, в которых рудокласты халькопирит-пиритового состава заключены в кварц-барит-сфалеритовом цементе. В результате литолого-фациального картирования установлено, что агломератовые брекчии выпадают в осевой части турбидных потоков недалеко от источников сноса (рис. 2).

Рис. 2. Распределение преобладающих текстурных типов кластогенных руд в пределах Первого рудного тела Александринского месторождения (фрагмент А на рис. 1). Показаны литологические контуры рудных залежей в горизонтальной проекции: I - 6 - текстурные типы руд: 1 - сульфидные песчаники, 2 - ритмиты, 3 - сульфидные брекчии, 4 -руды с градационной сортировкой материала, 5 - микстигы (несортированные рудноколтовиальные отложения), 6 - придонно-метасоматические вкрапленные руды; 7 - дайки диабазов: 8 - изопахиты; 9 - направление сноса рудокластического материала.

Из ослабевающего потока на террасах депрессии отлагаются руды с градационной сортировкой материала, а на вы-клинках по падению - несортированные сульфидные отложения

(микстнты). Выделенные текстурные типы руд различаются по мощности слагаемых ими слоев (в сторону увеличения): микститы (1,0 м) - грейдиты (1,5 м) - брекчии (3,0 м).

В результате дальнейшего растрескивания и рассыпания крупных рудокластов и переотложения образовавшегося кри-сталлокластического материала гравитационными потоками в кровле и на флангах рудных залежей отлагаются дисталъные кластогенные отложения. Несортированные сульфидные песчаники преимущественно выполняют локальные впадины в кровле грубообломочных сульфидных слоев. На возвышенных участках палеорельефа залегают ритмично-слоистые руды.

Ксенорудокласты образовались при разрушении рудной залежи внедрявшимися экструзивно-эффузивными телами и движущимися лавовыми потоками. После дезинтеграции ксе-нокластолав рудные ксенолиты высвобождаются и входят в состав ксенолавокластитов.

2) Ритмично-слоистое строение (цикличность) класто-генных рудных тел, обусловленное пульсационным характером поступления обломочного сульфидного материала и представляющее собой закономерную смену сульфидных брекчий и ритмично-слоистых песчаников (рудных циклитов).

В составе Первого рудного тела Александринского месторождения выделено 4 ритмопачки, которые соответствуют рудным горизонтам, фиксирующимся на выклинке рудного тела. Выделенные ритмопачки последовательно заполняют впадины в палеорельефе. Границы между ритмопачками проводились по максимальным мощностям мелкообломочного элемента ритма. В составе ритмопачки может выделяться несколько циклитов, но по направлению к кровле рудного тела их мощности уменьшаются. Отложения, сформированные из потоков, часто имеют выпуклую кровлю, а последующие рудо-кластические потоки заполняют впадины на их флангах. Коэффициент флишевости возрастает в восточном направлении от 0,1 до 0,5 (средний - 0,36).

Предлагается выделять в рудном циклите грубо- и тонкообломочные элементы: первый - рудные брекчии и второй -псаммиты (песчаники массивные или ритмично-слоистые). Особенно наглядно это чередование проявляется вблизи источников сноса в рудолокализующих впадинах, где наблюдается резкая смена сульфидных брекчий ритмично-слоистыми песчаниками. На флангах преобладают отложения с более тонкой градационной сортировкой материала с постепенным переходом брекчий в гравелиты и песчаники. Неполные циклиты, состоящие только из первого элемента (агломератовые суль-

фидные брекчии) встречаются вблизи источника сноса на северном фланге рудного тела; только из второго тонкообломочного элемента (ритмично-слоистые руды или песчаники) -на выклинках рудных залежей.

3) Приуроченность рудных горизонтов и рудных тел к впадинам палеорельефа; плоская кровля пласто- и линзообразных рудных тел, которые на флангах и выклинках иногда «расщепляются» с образованием нескольких рудных слоев и горизонтов госсанитов.

Первое рудное тело состоит из трех сближенных рудных залежей и четырех рудокластических горизонтов, которые на южном фланге разделены ксенолавокластитами дацитового состава с обилием рудокластов. Выклинки горизонтов фиксируются прослоями госсанитов (продуктов субмаринного окисления сульфидных руд). Кластогенные рудные залежи и рудные горизонты имеют пласто- и линзообразную форму. Расщепление рудного тела происходит в локальных впадинах на склонах палеорельефа. Под рудолокализуюшими впадинами с максимальными мощностями рудных тел развиты импрегнирован-ные (густовкрапленные) руды.

Накопление рудокластического материала происходило в четыре стадии, которые фиксируются 4 рудными горизонтами. Рудокластические отложения первого горизонта заполнили локальную впадину (Южная рудная залежь) и были перекрыты вулканогенно-осадочными отложениями. Второй рудокласти-ческий поток заполнил локальные впадины на более возвышенном участке палеоповерхности. На флангах он был перекрыт ксенолавокластогенными отложениями с обилием рудокластического материала, захваченного с его кровли новыми проксимальными турбидными потоками. Затем произошло отложение третьего и четвертого рудокластических потоков, причем на северном фланге они накладывались на уже существующие и выделяются в виде трех ритмопачек.

3. Процессы субмаринного гипергенеза привели к неоднократному чередованию в разрезе зон выщелачивания и сульфидного обогащения и появлении) в них специфических текстур (выщелачивания, замещения и переотложения).

Выделение и минералого-геохимическое картирование зон придонного субмаринного гипергенеза в кластогенных рудных циклитах впервые осуществлено В.В. Масленниковым и В.В. Зайковым [1991]. Большинство исследователей считает богатые борнит-содержащие руды зоны субмаринного сульфидного обогащения гипогенными или связывает с метамор-

физмом рудных агрегатов. На примере Александрийского месторождения показано распределение зон субмаринного гипер-генеза в пространстве кластогенных сульфидных залежей в различных текстурных типах руд. Предлагаются следующие критерии субмаринного гипергенеза:

1) Наложенные на кластогенные руды текстуры выщелачивания, замещения и переотложения (пористая, корковая, прожилковая, пятнистая и псевдомассивная).

В процессе преобразования сульфидов имеет место как вынос рудных компонентов из зоны выщелачивания, так и привнос в зону сульфидного обогащения. В структурном от-ношениии выщелачивание выражено появлением пористых кавернозных текстур. Площадь пустот на поверхности рудо-кластов колеблется от 1-2 до 10-15 %.

В зоне сульфидного обогащения наблюдается большое разнообразие текстур, которые можно объединить в две генетические группы - текстуры замещения и переотложения. В начале замещения текстуры имеют коррозионный характер и новообразования разъедают первичные минералы. В данном случае возникают прожилковые текстуры, особенно характерные для борнитовых руд, и линзовидные, образующиеся при замещении пиритовых рудокластов халькопиритом. В случае наиболее полного замещения сульфидов развиваются плотные или пятнистые текстуры, что особенно характерно для халько-пиритовых и реже сфалеритовых руд.

2) Наличие специфической минералогической и геохимической зональности в кластогенных рудных циклитах (сверху вниз): госсанитов, выщелоченных пирититов и зон вторичного медно-цинкового обогащения.

На примере грейдитов можно дать обобщенную характеристику минералого-геохимической зональности рудных циклитов {рис. 3). От сульфидных брекчий в подошве к пиритовым песчаникам в кровле наблюдается уменьшение содержаний халькопирита и сфалерита. Максимумы содержаний галенита приходятся на подошву и кровлю циклита.

В циклитах типа: брекчии - ритмично-слоистые руды максимальные содержания меди и цинка приходятся на их кровлю, а в мощных подсечениях ритмично-слоистых руд максимумы меди приурочены к кровле, а цинка - к подошве. В градационных песчаниках смешанного состава, встречающихся на выклинках, максимальные содержания цинка приурочены к кровле (сфалеритовые обломки имеют меньший удельный вес, чем пиритовые).

67,1 68,1

71,9 72,8

Аитол. колонка СиГс32,% 10 20 т.т&, % 10 20 30 РЬ5,% 0,2 0.6 Рс32,% 20 60 ВаЭ04 10 20 0.% 10 20 Ли,г/т 1 2 Ав,г/т 50 +3 +,2+10.1

1 *.' К .'.' \ 1 н 1 1 7 1 ) (

2 -----

3 "4" л

5

6 в -1-е 1

Рис. 3. Литограмма кластогенного циклита с западного фланга Северной рудной залежи Александринского месторождения (скв. 5972). Показаны тренды содержаний нормативных минералов (в процентах), а также золота и серебра (в г/т). Показано изменение изотопного состава серы в пирите от подошвы к кровле циклита.

Геохимическая зональность Северной рудной залежи месторождения обратна традиционной для гидротермально-осадочных колчеданных месторождений. Максимальные средние содержания цинка (15.7%), свинца (0.96%) и некоторых попутных элементов «полиметаллического» профиля, таких как кадмий, германий, галлий, мышьяк, сурьма, серебро и висмут зафиксированы во второй ритмопачке в подошве рудной залежи, резко уменьшаются в третьей и затем вновь несколько повышаются в четвертой. Максимальные средние содержания бария зафиксированы в четвертой ритмопачке (11.5 %). «Полиметалличность» руд увеличивается в восточном направлении в сторону естественной выклинки (до 10% свинца) и совпадает с увеличением коэффициента флишевости руд.

Содержания основных и попутных рудных компонентов зависят и от литолого-фациальных особенностей рудокласти-ческих отложений: максимальные содержания цинка (6.3 %), бария (7.6%), мышьяка (0.16%), сурьмы (0.01%) и германия (16 г/т) отмечаются в грейдитах; свинца (0.64%) и кадмия (0.015%) - в брекчиях; меди (8.7 %) и серы (43.4%) - в миксти-тах. В ритмично-слоистых песчаниках по сравнению с несортированными песчаниками в два раза выше содержания цинка (13.5 %), свинца (1.1 %), галлия (11 г/т); несколько выше содержания бария (8.8 %), кадмия (0.02 %), висмута (68 г/т). В пределах выделенных ритмопачек максимальные содержания цинка,

свинца и бария приурочены к флангам, меди - к выклинкам по падению.

3) Распределение содержаний золота и серебра, аналогичное таковому в зонах континентального гипергенеза: максимальные содержания золота концентрируются в зоне выщелачивания, а серебра - в борнит-содержащих рудах зоны сульфидного обогащения. Выделяется также промежуточная зона.

Из таблицы видно, что между значениями золота и серебра в зоне выщелачивания и «промежуточной» зоне наблюдается прямая корреляция. Однако в целом по рудному телу отмечается обратная зависимость между содержаниями золота и серебра с коэффициентом корреляции - 0.33. Получается «двойная» зависимость - в целом отрицательная между зонами субмаринного гипергенеза, а внутри этих зон (зоны выщелачивания и «промежуточной» зоны) - прямая.

Таблица

зоны гипергенеза выщелачивания промежуточная обогащения

Аиср (гшп/тах) 4.9(2.0- 14.8) 1.9(0.8-3.6) 1.3(0.4-3.2)

А^^ср (тт/тах) 13.4(3.6-20.2) 36.5(16.2-61.6) 89.4 (52.3- 174.0)

ст. отклонение Аи (А.а) 3.75 (5.56) 0.87(14.27) 0.79 (32.7)

к-т ковариации 12.81 10.29 3.67

к-т корреляции 0.614 0.829 0.142

Рассмотрен возможный механизм и условия протекания процессов субмаринного гипергенеза по нескольким стадиям: «растворение» минералов в зоне выщелачивания и их перенос; осаждение в зоне сульфидного обогащения. За основу данной модели взята теория континентального гипергенеза, выдвинутая С.С. Смирновым в 1949 г., и другие более поздние исследования. Разработка модели проведена в соавторстве с В. В. Масленниковым.

С учетом железистости сфалерита и наблюдаемых минеральных ассоциаций [Еремин, 1983] были вычислены основные параметры процессов субмаринного постседиментационного преобразования (гипергенеза) - пределы колебаний значений фугитивности серы (от Ю-'8 до 10"27) и кислорода (от 10"86-7 до Ю-60).

В зоне полного окисления происходит замещение пирита гематитом в субщелочных кислородных условиях. «Растворение» рудных минералов в зоне выщелачивания, очевидно, может происходить по нескольким механизмам: растворение в морской воде, окисление в результате химических реакций, а также электрохимическое взаимодействие различных сульфидных минералов. Окисление сульфидных минералов под дей-

ствием серной кислоты, выделяющейся при окислении пирита, может проходить по следующей схеме:

ЯБ + ШБО = 11804 + Н23

Осаждение сульфидов в зоне обогащения связано с сероводородными бескислородными условиями в зоне моносульфидного обогащения и зависит от ряда факторов, которые еще недостаточно изучены. Наиболее вероятна реакция между сульфатами и сульфидами, проходящая по схеме: 11804 + МБ = М804 + 118

Поведение металлов в процессе этой реакции зависит от их «сродства с серой», которое описывается рядом Шермана: Щ, Си, В1, Сс1, РЬ, Тп, Со, Бе, Мп. В этом ряду каждый вышестоящий минерал вытесняет из сульфидных соединений нижестоящий. По мере окисления сфалерита и замещения его халькопиритом и борнитом халькопирит-борнитовая зона мигрирует вниз, а сверху наступает кварц-пиритовая зона выщелачивания. Кварц-пиритовые агрегаты в кровле циклитов, смешиваясь с более основными компонентами, могут замещаться баритом или гематитом.

4. В различных зонах субмаринного гипергенеза наблюдаются характерные типоморфные особенности рудных минералов: термо-ЭДСу люминесценция сфалерита, изотопный состав серы, ромбическая полиморфная модификация борнита.

Типоморфизм пирита, а также скрытая минералого-геохимическая зональность изучались рядом исследователей [Еремин, 1983; Богуш, 1985]. Однако типоморфные особенности рудных минералов в различных зонах субмаринного гипергенеза рассмотрены впервые.

Процессы субмаринного окисления и регенерации сульфидных минералов привели к появлению специфических типо-морфных особенностей в выделенных зонах субмаринного гипергенеза:

1) Пирит в пиритовых песчаниках из зоны выщелачивания: а) имеет низкую микротвердость (600 - 1 100 кг / мм2) -видимо, за счет растрескивания исходных руд и их деформации в процессе переотложения; б) характеризуется преобладанием р-типа проводимости (от -50 до+1000 мкВ/°С), что наблюдается также в пиритах осадочных и низкотемпературных месторождений; в) по содержанию железа и серы близок к стехиометрии или имеет небольшой избыток серы (Рео^Бг.о!), что согласуется с дырочным типом проводимости; г) обогащен легким изотопом серы (- 0.3 %о) по сравнению с сульфидными брекчиями (+ 2.2 %о).

2) Цвет люминесценции сфалерита меняется от голубого в зоне выщелачивания (дефицит катионов цинка) до желтого в зоне сульфидного обогащения (замена части катионов цинка на катионы меди).

В спектрах сфалеритов из кровли циклитов и рудных тел (зона выщелачивания) преобладает голубая полоса люминесценции с = 460 - 470 нм. Для них характерна ассоциация с халькопиритом, а также с подчиненными количествами галенита и блеклой руды. По А.Н. Таращану, голубая полоса люминесценции связана с вакансией цинка в паре с хлор-анионом, либо с примесным катионом металла (центры \7£п-Са2п3+, Сигп+). Вероятно, «выщелачивание» катиона

цинка происходит при прохождении кислотных растворов. Мобильность цинка объясняется его крайним положением в ряду напряжения металлов, а также высокой растворимостью его сульфата. Источником хлор-аниона была морская вода.

Сфалериты с желто-оранжевой люминесценцией (Хтах= 590 -600 нм) расположены в зонах сульфидного обогащения борнит-халькопирит-сфалеритового состава и борнит-халькопирит-сфалеритовых ритмично-слоистых рудах в подошве рудных тел. Практически всегда они ассоциируют с борнитом и халькозином, на что ранее указывали П.Я. Ярош и Ю.Ф. Юрии. Можно предположить, что в зоне сульфидного обогащения на сфалерит происходит наложение меди из медьсодержащих растворов, а при избытке меди и некотором количестве железа - выделение борнита Си5ре$4. При этом в кристаллической решетке сфалерита появляются вакансии серы, что приводит к образованию донорно-акцепторной пары Сиг^-Л^ и люминесценции в желто-оранжевой области спектра.

Было установлено также, что нелюминесцирующие сфалериты представлены в основном метасоматическими разностями в виде прожилков под рудным телом, а также на выклиниваниях рудных тел в виде крупнозернистых придонно-метасоматических руд. Кроме того, они часто встречаются в зоне выщелачивания в кровле рудных циклитов совместно со сфалеритами, имеющими голубой цвет люминесценции, имеют повышенные содержания железа и тесно ассоциируют с пиритом.

3) В пользу субмаринного гипергенного происхождения борнитовой минерализации говорит: а) принадлежность борнита к низкотемпературной псевдотетрагональной ромбической полиморфной модификации, что установлено рентгено-структурными исследованиями; б) проводимость р-типа, ха-

рактерная для борнитов из зоны сульфидного обогащения; в) стратифицированный характер борнитовой минерализации (выделяется 3 основных уровня), а также ее закономерное положение в подошве сульфидных циклитов.

В зонах медно-цинкового сульфидного обогащения широко представлены борнит, галенит, блеклая руда, халькозин, реже встречается самородное золото, энаргит, станнин, ренье-рит (впервые доказан для месторождения). Находка реньерита в сфалерит-борнитовых рудах позволяет выделить и рекомендовать к отработке особый промышленный тип руд с повышенными содержаниями германия (до 50 г / т).

Кроме того, в борнит-содержащих рудах обнаружена новая минеральная фаза состава Си-РЬ-Бе-Б. Ее характерными признаками является структура распада борнита в фазе X, а также наличие каверн круглой формы размером 2-3 мкм. По результатам микрозондового анализа выяснилось, что как распавшаяся, так и однородная фазы имеют в своем составе в качестве основных элементов Си (29.0-43.1%), РЬ (21.145.8 %), Ре (4.9 - 8.8 %) и Б (18.9 - 23.3 %), а в качестве примесей- Ag (0.31 - 1.15%), Ъа (0-0.70%) и в небольших количествах Те (0.01-0.1%). Содержания меди, свинца и железа значительно варьируют, однако все микрозондовые анализы рассчитываются на формулу (Си, РЬ, Бе)^. Содержания меди п свинца находятся в обратно пропорциональной зависимости, а меди и железа - в прямой, причем максимальные содержания меди и железа приурочены к центру зерна, а свинца - к его периферии. Предположительно эта фаза является аналогом низкотемпературной метастабильной фазы «бетехтинит», которая при нагревании до 150 0 С разлагается на галенит и диге-нит.

Заключение

Александрийское месторождение отличается от других колчеданных месторождений Учалино-Александринской зоны и «уральского» типа в целом рядом особенностей:

- принадлежностью вмещающих месторождение вулканогенных пород к известково-щелочным дифференциатам, которые до настоящего времени не были известны в составе раннеживетской контрастной колчеданоносной базальт-риолитовой формации;

- повышенными содержаниями основных (меди, цинка, свинца и бария) и некоторых попутных рудных компонентов -

золота, серебра, германия, галлия, кадмия, характерных для руд «полиметаллического» профиля. На диаграмме Pb-Cu-Zn Александринское месторождение расположено между массивными «получерными» рудами месторождений типа «Куроко» и месторождениями алтайского типа;

- широким развитием галенитовой и борнитовой минерализации;

- отчетливой дифференциацией рудных залежей по составу от медно-цинково-колчеданного в подошве к меднокол-чеданному в кровле. В верхних частях залежи появляются баритовые руды;

-«облегченным» средним изотопным составом серы (+0.8 %о) по сравнению с месторождениями «уральского» типа (+2.4 %о);

- преобладанием кластогенных руд в составе Первого рудного тела, имеющего ритмично-слоистое строение.

Все эти фациальные и минералогические особенности руд Александринского месторождения указывают на его сходство с кластогенными рудными телами месторождений типа «Куроко» [Кадзивара, 1973].

Опубликованные работы по теме диссертации:

1. Тесалина С.Г., Масленников В.В. Кластогенные руды девонских сульфидных построек Уральского палеоокеана // Геология морей и океанов: Тез. докл. 10 Международной школы морской геологии. Геленджик, 1992. Ч.З. С.49-50.

2. Tesalina S.G., Muslennikov V.V. Complete clastation of some sulfide mounds on the bottom of the Urals paleoocean// L.P.Zonenshain memorial international conference on plate tectonics. Moscow, 1993. P.143.

3. Тесалина С.Г., Масленников B.B. Седиментогенез кластоген-

ной залежи Александринского медно-цинково-колчеданного месторождения // Геодинамика, осадкона-копление и литогенез: Тез. докл. Уральского литологиче-ского совещания. Екатеринбург, 1994. С. 17-18.

4. Тесалина С.Г., Масленников В.В. Реконструкция кластоген-ной залежи Александринского колчеданно-полиметаллического месторождения // Металлогения складчатых систем с позиций тектоники плит: Тез. докл. I Всероссийского металлогенического совещания. Екатеринбург, 1994. С.352-353.

5. Тесалина С.Г., Масленников В.В. Александринское палеогид-ротермальное поле в островодужной системе Уральского

палеоокеана // Геология морей и океанов: Тез. докл. 11 Международной школы морской геологии. Геленджик, 1994. 4.2. С.188-189.

6. Тесалина С.Г., Масленников В.В., Трофимов О.В. Особенности строения и состава залежи кластогенных руд Александрин-ского медно-колчеданного местрождения //Уральский минералогический сборник №3. Миасс: ИМин УрО РАН, 1994. С.131-140.

7. Тесалина С. Г. Методика и результаты реконструкции клас-тогенной залежи Александринского медно-цинково-колчеданного месторождения (Урал) // Металлогения древних и современных океанов: Материалы Научной студенческой школы, Миасс:ИМин УрО РАН, 1995. С. 95-103.

8. Тесалина С.Г., Масленников В.В. Реконструкция геодинамической и палеогеографической обстановок формирования Александринского палеогидротермального поля. (Восточно-Магнитогорская палеоостровная дуга, Урал). // Тез. докл. международной конференции по тектонике плит памяти Л.П. Зоненшайна. Москва, 1995. С. 172.

9. Тесалина С.Г. Рудные фации колчеданных месторождений Уральского палеоокеана // Металлогения древних и современных океанов: Материалы Научной студенческой школы, Миасс: ИМин УрО РАН, 1996. С. 123-129.

10. Тесачина С.Г., Быков В.Н. Люминесценция сфалеритов Александринского медно-цинково-колчеданного месторождения// Уральский минералогический сборник №7. Миасс: ИМин УрО РАН, 1997. С. 126-130.

ЛР № 020 764 от 29.03.95 г. Подписано к печати 23.04.97 г. Формат 60x84 '/16. Бумага офсетная. Гарнитура журнальная. Уч.-изд. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 6. Отпечатано в информационно-издательской группе Ильменского государственного заповедника УрО РАН