Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Вещественный состав, условия формирования и перспективы использования зоны окисления Березовского золоторудного месторождения

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

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Клейменов, Дмитрий Алексеевич, Екатеринбург



' / ' %/ V'' ~ У / о хУ -у /

УРАЛЬСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ

АКАДЕМИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА МИНЕРАЛОГИИ,ПЕТРОГРАФИИ И ГЕОХИМИИ

На правах рукописи

Клейменов Дмитрий Алексеевич ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ, УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗОНЫ ОКИСЛЕНИЯ БЕРЕЗОВСКОГО ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

04.00.11. Геология поиски и разведка рудных и нерудных месторождений;

<

металлогения Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого - минералогических наук

Научный руководитель -профессор,

доктор геолого-минералогических наук Емлин Эдуард Федорович

ЕКАТЕРИНБУРГ - 1998 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

страницы

ВВЕДЕНИЕ 4-8

ГЛАВА ПЕРВАЯ. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ БЕРЕЗОВ- 9-24 СКОГО ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ГЛАВА ВТОРАЯ. ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ЗОНЫ ОКИСЛЕНИЯ БЕРЕЗОВСКОГО ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

2.1. История изучения вещественного состава зоны окисле- 25-31 ния Березовского золоторудного месторождения

2.2. Кадастр минеральных видов зоны окисления Березо- 32-34 вского золоторудного месторождения

2.3. Методы исследования минералов, использованные в 34-36 работе

2.4. Минеральный состав зоны окисления Березовского 36-174 золоторудного месторождения

ГЛАВА ТРЕТЬЯ. УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЗОНЫ ОКИСЛЕНИЯ БЕРЕЗОВСКОГО ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

3.1. Причины разнообразия вещественного состава зоны 175-178 окисления Березовского золоторудного месторождения

3.2. Преобразование свинцовых минералов в зоне окисления 178-194 Березовского золоторудного месторождения

3.3. Преобразование минералов меди в зоне окисления Бере- 195 - 203 зовского золоторудного месторождения

3.4. Минеральные ассоциации зоны окисления Березовского 203 - 211 золоторудного месторождения

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗОНЫ ОКИСЛЕНИЯ БЕРЕЗОВСКОГО ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

4.1. Минералогический образец как носитель информации 212-215

4.2. Понятие и принципы построения минералогических 215-218 коллекций

4.3. Зона окисления Березовского золоторудного место- 218-226 рождения как источник коллекционного материала

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 227-231

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 232-238

Приложение №1. Кадастр минеральных видов зоны 239 - 245

окисления Березовского золоторудного месторождения

ВВЕДЕНИЕ

Представленная диссертационная работа посвящена изучению вещественного состава, условий формирования и минеральных ресурсов зоны окисления Березовского золоторудного месторождения. Выбор объекта не случаен - зона окисления Березовского месторождения золота, в отличие от глубоких горизонтов, оказывается мало изучена в вещественном плане. Более доступная для изучения, зона окисления Березовского месторождения была пройдена в первые десятилетия эксплуатации месторождения, и тогдашний уровень совершенства методов исследования не позволил провести ученым полноценное исследование этого объекта. В настоящее время эксплутационные работы ведутся на глубоких горизонтах, что позволяет там производить исследования на современном аналитическом уровне.

В пределах зоны окисления было найдено пять новых минералов - кро-коит (И.Г. Леман, 1766 г.), вокелинит (Л. Вокелен и Л. Маккварт, конец 18-го века), феникохроит (Г.Р. Герман, 1833 г.), эмбрейит (С.А. Вильяме, 1968 г.), касседаннеит (Ф. Цесброн, 1988 г.). Большинство минералов зоны окисления Березовского золоторудного месторождения не имеют описания и надежного определения, что ставит под сомнение достоверность их находок, хотя ряд из них (моренозит, биндгеймит, бисмутит, вульфенит и т.д.) являются первыми находками на Урале и в России.

Единичные описания некоторых минералов зоны окисления Березовского золоторудного месторождения, выполненные в основном в конце 19 -го, начале 20-го веков, ограничиваются лишь приведением результатов кристаллографических исследований, определением физических свойств и, в лучшем случае,

I

приведением химического состава минерала. Практически ни в одной из работ, за исключением некоторых статей П.В. Еремеева (Еремеев П.В., 1882 ) и Е.Ф. Чирвы (Чирва Е.Ф., 1935), нет предположений о возможном механизме образования гипергенных минералов. В литературе отсутствует описание условий формирования уникального комплекса гипергенных минералов.

В литературе достаточно подробно освещены вопросы эндогенной зональности Березовского месторождения. П.И. Кутюхин, а затем и И.Т. Самарцев с соавторами выявили закономерности в распределении по площади месторождения минеральных ассоциаций сульфидно-кварцевых жил (Кутюхин П.И., 1937; Самарцев И.Т. и др., 1973). Б.В. Чесноковым была установлена зональность в распределении блеклых руд на площади Березовского рудного поля (включая Благодатные рудники). И.Т. Самарцевым, а затем и В.Н. Сазоновым были выявлены рудная зональность, а также зональность литогеохимического ареола на площади рудного поля (Самарцев И.Т. и др., 1973; Сазонов В.Н. и др., 1993). Исследования, проведенные в рамках данной работы, позволили установить, что распределение гипергенных минералов на площади месторождения подчинено гипогенной зональности. В частности, зональное распределение эндогенных минеральных ассоциаций сульфидно-кварцевых жил и зональность

>

блеклых руд проявляются в зоне окисления в закономерном распределении гипергенных минеральных ассоциаций и конкретных минеральных фаз. Этот принцип отражения эндогенной зональности через закономерное распределение определенных гипергенных минералов позволит прогнозировать минералогическое разнообразие зоны окисления на определенных участках месторождения.

Березовское золоторудное месторождение, выступавшее на протяжении 250 лет эксплуатации источником свинца, золота, вольфрама, обладает невостребованным минеральным ресурсом - коллекционным сырьем. Наиболее зна- V чимая часть этих ресурсов сосредоточена в зоне окисления месторождения. В ранних попытках освоения этого ресурса (Чесноков В.Г., 1980) не проводилось исследование добытого сырья, не учитывались информационные ресурсы минералогического образцов, что привело к разграблению уникального материала и утечке его за границу. В рамках данной работы предложен иной подход к освоению этого минерального ресурса, основанный на детальном изучении добытых образцов, точной и надежной диагностике гипергенных минералов.

Показаны факторы, формирующие научную и коммерческую стоимость образца. Это позволяет существенно увеличить стоимость добытых образцов, что при разумной попутной отработке коллекционного материала может повысить рентабельность Березовского месторождения.

Березовское золоторудное месторождение, изучавшееся на протяжении двух с половиной веков, обладает уникальным комплексом информационных ресурсов, целенаправленное использование которых возродит/былой интерес к этому классическому объекту. Планомерная добыча коллекционного материала, проведение экскурсий по типовым объектам месторождения, создание базы данных по геологии, геохимии и минералогии Березовского месторождения -такими видятся приоритетные направления развития этого уникального объекта.

Исходя из представленного положения с изученностью зоны окисления в вещественном и генетическом плане, были поставлены следующие цели, достигнутые в ходе работы :

1. Создание базы данных по вещественному составу зоны окисления Березовского золоторудного месторождения включающей :

а).кадастр минеральных видов.

б).описание минеральных видов данного объекта, основанное на достаточной и надежной диагностике.

2. Реконструкция на основе изучения минеральных ассоциации условий мине-

ралообразования в неравновесной геохимической системе, какой является

(

зона окисления Березовского месторождения. Выделение гипергенных минеральных ассоциаций, характеризующиеся определенными условиями образования.

3. Выявление закономерностей в распределении гипергенных минералов или ассоциаций минералов на участках месторождения, доступных для изучения. Сопоставление полученных результатов с данными по эндогенной зональности на месторождении.

4. Изучение зоны окисления как источника особо ценного минерального сырья - коллекционного материала. Выявление поисковых критериев и признаков для этого типа минерального сырья применительно к Березовскому месторождению.

Изучение вещественного состава и условий формирования зоны окисления

Березовского золоторудного месторождения производилось с целью рассмо-

а

трения этого объекта в качестве источника коллекционного матерййа.

В ходе работы решались следующие задачи :

1. Изучение площадного и пространственного положения зоны окисления в пределах Березовского месторождения, установление области локализации гипергенной минерализации;

2. Определение наиболее перспективных участков для проведения поисковых работ на коллекционное сырье;

3. Составление кадастра минеральных видов зоны окисления Березовского золоторудного месторождения на основе анализа литературных и фондовых материалов; <

4. Диагностика с достаточной степенью достоверности гипергенных минералов;

5. Анализ последовательности формирования минералов и минеральных пара-генезисов; выделение минеральных ассоциаций, характерных для определенных этапов развития зоны окисления Березовского золоторудного месторождения;

6. Построение вероятной геохимической модели формирования гипергенной минерализации (на примере верхних горизонтов Платоновской дайки лам-профиров);

7. Оценка возможности использования индекс-минералов разных ассоциаций в качестве поисковых признаков редкой гипергенной минерализации;

>

8. Определение факторов, формирующих стоимость минералогического образца применительно к коллекционному материалу из Березовского месторождения;

9. Разработка макета монографической минералогической коллекции, позволяющей отразить особенности генезиса зоны окисления Березовского золоторудного месторождения.

Достижение поставленных целей и выполнение конкретных задач позволило сформулировать основные научно-значимые результаты данной работы в виде следующих защищаемых положений :

1. Эндогенная зональность на месторождении отражается в закономерном распределении гипергенной минерализации в зоне окисления. Это позволяет прогнозировать минералогическое разнообразие коллекционного материала зоны окисления на определенных участках месторождения.

2. Вариативность условий и полистадийность минералообразования обусловили разнообразие вещественного состава зоны окисления, выражающееся в развитии минералов сульфатной, арсенатной, карбонатной и хроматно-фосфатно-ванадатной ассоциаций. Среди минералов этих ассоциаций присутствуют форнасит, арсентсумебит и гартреллит, находка которых в зоне окисления Березовского месторождения - первая в России.

3. Березовское золоторудное месторождение обладает невостребованным ресурсом - коллекционным материалом, наиболее ценная часть которого сосредоточена в зоне окисления.

ГЛАВА ПЕРВАЯ

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ БЕРЕЗОВСКОГО ЗОЛОТОРУДНОГО

МЕСТОРОЖДЕНИЯ

В геологическом отношении Березовское золоторудное месторождение располагается в пределах Сысертско-Ильменогорского антиклинория, входящего составной частью в Восточно-Уральское поднятие. С востока и запада оно ? ограничено глубинными разломами субмеридионального простирания, с севера расположен Пышминский габбро-перидотитовый массив, с юга под месторождение полого погружаются граниты Шарташского массива (рис. 1.1.).

В геологическом строении района, окружающего месторождение, принимают участие палеозойские вулканогенные, осадочные и интрузивные породы. Незначительно проявлены континентальные мезозойские отложения, выражающиеся в развитии древней (юрской) коры выветривания.

Само Березовское золоторудное месторождение приурочено к синклинальной структуре, сложенной вулканогенными и вулканогенно-осадочными породами. Ось синклинали располагается в меридиональном направлении и полого погружается к северу.

Район Березовского рудного поля имеет двухъярусное строение (Сазонов В.Н. и др., 1997):

1 .Гетерогенный фундамент дораннекаменноугольного возраста, сформировавшийся в период геосинклинального развития Урала, когда преобладали растяжения континентальной коры. Среди пород нижнего яруса выделяются серпентинизированные гарцбургиты и пироксениты, габброиды и диабазы, слагающие дайки, а также эффузивные породы базальт-риолитового состава. Площадь месторождения находится почти в сплошном окружении выходов серпентинитов, которые в совокупности представляют собой чащу, внутри которой в сплошной толще залегают пластовые тела. В крупных осевых зонах (зонах

гав'ЕЗ'Я*

Рис. 1.1. Геолого-тектоническое строение района Березовского рудного поля, а также Шарташского массива адамеллитов. По материалам В.Н. Сазонова и др., 1997.

Условные обозначения к рисунку 1.1. по материалам В.Н. Сазонова и др., 1997.

1 - четвертичные отложения;

2 - 9, 22 - 25 - комплексы океанической геодинамической обстановки (от поздних к ранним): 2,3 - верхняя толща (туфогенные и туфогенно-осадочные породы с прослоями туффитов), 4 - 9 - промежуточная толща (диабазы, базальтовые порфириты и туффы), 22-25 - нижняя толща (22- габбро, 23-пироксениты, 24- перидотиты, 25- дуниты);

10 - 17 - образования Мурзинекого допалеозойского микроконтинента (гнейсы различного состава, кристаллические сланцы, прослои графитистых сланцев и мраморизованных известняков);

18-21, 26-29 - различные образования коллизионной геодинамической обстановки: 18 - граниты, 19 - гранодиориты, адамеллиты, 20 - плагиограниты, 21 - диориты, 26 - антигоритовые серпентиниты, 27 - тальк-карбонатные породы, 28 - дайки гранитоид-порфиров, 29 - листвениты апоультрабазитовые, апогаббровые, аподиабазовые;

30 - разломы, 31 - изоглубины (км) кровли Большого Шарташского массива гранитоидов;

32 - месторождения и рудопроявления : 1а, 16 - Пышминско-Ключевское, 2 -поселок Веер, 3 - Шульгинское, 4 - Березовское, 5 - Пышма гора, 6 -Малоистокское.

Крупные интрузивные массивы : I - Кедровский адамеллитовый; И -Благодатный плагиогранитный; III - Благодатный габбро-пироксенитовый; IV -Пышминско-Березовский габбро-серпентинитовый; V - Шарташский адамеллитовый; VI - Уктусский габбро-пироксенит-гарцбургит-дунитовый; VII - Шабровский гранодиоритовый; VIII - Балтымский габбровый.

смятия) в массивах пород ультрабазит - габбрового комплекса наблюдается развитие серпентинитового меланжа.

2. Верхний структурный ярус сформировался в режиме сжатия, когда на

>

территории района проявлялась тектоно - магматическая активизация (поздний девон - средняя пермь). Образованные ею структуры (разломы и зоны разломов) выполнены гранитоидами Шарташского массива, полифазным дайковым комплексом ( лампрофирами, сиенит- и гранит-порфирами), гидротермально -метасоматическими образованиями, а также метасоматическими плагиограни-тами, с которым сопряжено золотое оруденение прожилково-вкрапленного типа.

Осадочно-вулканогенные породы верхнего структурного этажа фиксируются в наложенных мульдах, сформировавшихся при перемещениях различных геологических блоков по системе меридиональных и широтных разломов, и имеют пологое залегание. В разрезе вулканогенно-осадочная толща представлена чередованием следующих пород (снизу вверх) : филлитовидные, кремнистые и углисто-кремнистые сланцы ; пироксенитовые порфириты и их туфы ; афи-ровые и порфировые базальты, их туфы и диабазы ; туфопесчаники, туфоалев-ролиты, кремнистые туффиты и туфы диабазов (Сазонов В.Н. и др., 1997).

Толща месторождения рассечена двумя свитами меридиональных даек. Каждая свита включает несколько пучков сближенных даек. В плане они располагаются в виде веера, сходящегося к Шарташскому гранитному массиву. В северном направлении дайки выклиниваются внутри Пышминского массива габбро. Длина даек достигает 9-10 км, при мощности 8-10 метров.

Дайки жильных гранитоидов представлены пятью разновозрастными сериями, внедрившимися последовательно : плагиосиенит - порфиры, лампрофи-

1

ры, гранодиорит -порфиры, гранит - порфиры, плагиогранит - порфиры. По возрасту среди них выделяются ранние дайки, являющиеся дериватами Шарташского гранитного массива и более поздние послегранитные (Сазонов В.Н. и др., 1997). ич, ка о,, ..,,„,..„ .. , л„

Деформации предрудного периода выразились в развитии систем широтных трещин, избирательно сосредоточенных в гранитоидных дайках, и иногда прослеживающихся во вмещающих дайки породах. В последнем случае они приурочены главным образом к широтным сдвиго - сбросам древнего заложения. Заполняющие их жилы получили название красичных. Красичные жилы имеют длину до 150 метров и более. Отсутствие смещения в пересекаемых ими дайках и пластах вмещающих пород, так же как и друзовые текстуры их минерального выполнения