Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Закономерности размещения и условия формирования оруденения зоны гипергенеза удоканского месторождения меди

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

Автореферат диссертации по теме "Закономерности размещения и условия формирования оруденения зоны гипергенеза удоканского месторождения меди"

ГОСУДАРСТъЕШЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ЙД1РАЦИИ 1Ю ¡МОНЬЫУ 0БРА301АИМЮ

Читинский политехнический институт

>гб од

}|а правах рукописи

1 В ИЮН 1395

ЗИИОЬЬ£В ЮРИЙ ИШОШЧ

ЗАКОНОМЕРНО ста РАЗМЕЩЕНИЯ И УСЛОВИЯ СФОРМИРОВАНИЯ ОРУДЕНЬНИЯ ЗОНЫ ГИПЕРГЕНЕЗА УДОКАНСКОГО МЬСТОРОВДЬНИЯ м-ди

Специальность: 04.00.11 - геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Чита - 1995

Работа выполнена на кафедре геологии Читинского политехнического института

Научный рукоьодитель: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Л.Ф.Наркелюн

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Ы.Д.Скурский

Ведущая организация: Забайкальский научно-исследоьательский институт- Госхомаедрд

Защита состоится ".¿Г " о*- Л. 1995 г . в " " часов

Адрес: 672039 г. Чита, ул. Алек-Заводская, 30 ? диссертационный совет K-064.b0.0I.

С диссертацией можно ознакомиться ь библиотеке Читинского политехнического института

Автореферат разослан " ,5"" " _1995 г.

Ученый секретарь диссертационного соьета кандидат геолого-минералогических

кандидат геолого-минералогических наук, доцент Ь.А.Криьенко

наук

Общая характеристика работы Актуальность исследований. Удоканское месторождение самое пное месторождение меди в России, характеризуется огромными асами, которые выдвигают его в качестве первоочередного объек-цля освоения. Однако высокая степень окисленности медных руд горождения, представляющих более 51$ запасов, создает затруд-ия с разработкой эффективных схем обогащения руд. Поэтому по-вленные исследования условий формирования и закономерностей мещения окисленных и окисленно-сульфидных руд на Удоканском торождении, которое находится в сложных природно-климатичес-условиях и где процессы окисления в различной степени про-лись во всех частях месторождения и в настоящее время разви-тся в условиях ыноголетнемерзлых пород, имеют большое научное рактическое значение.

Учет степени окисленности руд при разведке и освоении место-дений рудных полезных ископаемых представляет задачу перво-пенной важности, поскольку технологические характеристики сленных и первичных руд резко отличаются,,в силу чего они лежат раздельной добыче и "переработке, а иногда, при наличии бо труднообогатимых руд, требуется применение специальных ме-ов их технологической переработки. Окисленные и окисленно-ьфидные руды Удокана трудны для обогащения, поэтому познание ономерностей их распределения, вариаций состава, морфологии ежей представляют значительный практический интерес. Цель и задачи исследований. Основной целью настоящей работы яется выяснение закономерностей размещения и условий образо-ия гипергенных минералов меди, окисленных и окисленно-сульфид-руд Удоканского месторождения меди. В процессе работы решались следующие основные задачи: выяснение характера размещения минеральных форм окисленной и м типов руд по рудным участкам месторождения, ьыявление различных факторов, влияющих на характер распреде-ия геолого-технологических типов руд и гипергенных минералов и.

Решение геохимических проблем: определение поведения отдель-элементов в технологических типах руд.

Фактический материал и методы исследований. Решение поставлен-задач осуществлялось комплексом следующих методов исследова-: документация горно-разведочных выработок (штольни, квершлаги, авы), керна геолого-разведочных сквамн, а также коренных об-

нажений с отбором проб; полевая и лабораторная диагностика осно ных гипергенных минералов; минералогические, химические, спектральные, фазовые, рентгено-структурные, ИКС исследования; измерение температур пород и воздуха в горно-разведочных выработках лабораторные исследования физико-механических свойств руд и пород; анализ и обобщение литературного и фондового материала.

Работа основана на собственных материалах автора, полученньп за более чем Iü-летний период изучения им Удоканского месторождения. Основным фактическим материалом настоящей работы являете геологическое картирование 12 штолен с квершлагами, керна 313 £ ведочных скважин, 253 поискоьо-разведочных канав, многих естест венных обнажений. Геологическое картирование сопроьождалось отбором образцов и проб для лабораторных-и микроскопических иссле дований.

Графические материалы (планы, разрезы) выполнены по данным геолого-разьедочных работ Удоканской экспедиции и собственным наблюдениям. Кроме этих материалов в работе использовались данные, полученные геологическими партиями Удоканской экспедиции 11Г0 "Читагеология", научных отрядов МГРЙ, ЗабШИ, технологических институтов.: Иргиредает, Уралмеханобр, Ыеханобр, Гинцветмет. а также Иркутского политехнического института. Для сравнительной характеристики Удокана использовались данные по рудопрояв-лениям Ко даро-^Удоканской зоны, по Джезказганскому, Кальмакыр-скому, Коунрадскому, Блявинскому медным месторождениям.

Диссертационная работа выполнена под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Л.Ф.Наркелюн< которому автор выражает глубокую благодарность.

За помощь ь сборе и обработке материалов и конструктивные консультации по результатам исследований автор искренне призна телен доктору геолого-минералогических наук, профессору А.И.Тр; бачеву, кандидату геолого-минералогических наук, доценту Ъ.С.С лихоьу, председателю Читагеолкома ь.С.Чечеткину, главному геологу Удоканской экспедиции¡JQ.d.Быкову.]

Научная новизна. Ъпервые проведено комплексное изучение гипергенных минералов меди и технологических типов руд и установ лены закономерности их распределения. Ь результате исследовани выявлены факторы, влияющие на образование основных гипергенных минералов и пространственное их размещение на месторождении. Делается вывод, что широкое распространение гипергенных минера лов меди на месторождении обусловлены развитием зоны гипергене за в доледниковый период, а в условиях многолетнемерэлых пород

тмечается цикличное (сезонное) развитие окислительных процессов, ыделено шесть этапов в развитии зоны окисления Удокана. Впервые делана попытка охарактеризовать геохимические особенности неко-орых химических элементов в различных технологических типах руд. а основе многочисленных анализов и наблюдений, полученных с ис-ользованием разработанной автором методики определения гиперген-ых минералов меди, выявлена роль литологического фактора в ин-енсивности окисления руд и пространственного размещения минераль-ых форы окисленной меди.

Практическая значимость. На основе выделенных закономерностей азмещения типов руд и минеральных форм окисленной мед/ выданы екомендации Удоканской экспедиции для разработки схем обогащения УД.

Разработанный экспресс-метод диагностики, позволяющий опреде-ять минеральные формы окисленной меди и карбонатность пород, рименялся при изучении медных оруденений Ункурского, Оольбанско-о и других районов Кодаро-Удоканской зоны.

Близость геолого-минералогических и технологических показате-ей оруденения Удокана и Джезказгана открывают перспективы ис-ользования установленных зависимостей при эксплуатации хдокан-них руд.

Основные защищаемые положения. . Гипсометрическое положение рудных тел является главным факто-эм в размещении на месторождении окисленных и окисленно-сульфид-лс руд, что проявляется в закономерном снижении степени окислен-эсти оруденения с удалением от поверхности к более глубоким го-13онтам.

. Тектонические нарушения и трещиноватость пород оказывают вли-ме на интенсивность окисления первичных, руд, что способствует зрмированию линейной и площадной зон окисления. . Проявления литологического контроля в образовании и размещении жеральных форм окисленной меди (в кварцитовидных песчаниках гльфиды меди замещаются сульфатами, в известковистых - карбона-ши меди) позволяют выделить участки с определенным типом окис-;нных руд.

, Влияние геокриологического фактора на состав окисленных руд, |убину их распространения позволяет сделать вывод о сезонном 13ВИТИИ окислительных процессов, ограничивающихся многолетне-грзлыми породами, а также о многоэтапном развитии зоны окисле-1Я от протерозоя до настоящего времени.

Апробация. Результаты исследований по теме диссертации опуб-шованы в монографии (в соавторстве) и восьми статьях. Отдель-

ные работы опубликованы трудах 3-его ьсесоюзного минералогического семинара (1983, Свердловск), научно-практических конференций (1986, 1989, Чита), ьсесоюзных конференций по стратифор-мным месторождениям (1985, Фрунзе; 1990, Чита). Результаты исследований были опробированы в технологических институтах Гин-цветмет (Москва) и Механобр (Санкт-Петербург).

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения. Она содержит 135 страниц машинописного текста, 27 рисунков, 28 таблиц и список использованной литературы, состоящий из 121 наименования.

Глава I. Геолого-минералогическая характеристика оруденения Удоканского месторождения меди

Удоканское месторождение меди приурочено к Кодаро- Удоканскс структурно-фациальной зоне, сложенной нижнепротерозойскими метг морфизованными отложениями удоканской серии, входящей в состав складчатого обрамления юга Сибирской платформы и непосредствеш примыкающей к Алданскому щиту и Чарской глыбе архея. Орудененж располагается в породах сакуканской свиты, разделенной на нижнк и верхнюю подсвиты и представляет собой горизонт медистых песчг ников, занимающий строго определенное стратиграфическое положение .

Главной структурной единицей является Намингинская брахисин-клиналь, ядро которой выполнено отложениями намингинской свиты, венчающей разрез удоканской серии, а крылья - отложениями сакуканской свиты. На месторождении широко распространены дизъюнктивные нарушения различных порядков.

Рудоносный горизонт сложен из различных по составу песчаникс алевролитов, известняков и конглобрекчий, ритмично переслаиваюи ся в разрезе. Наибольший удельный вес имеют кварц-полевошпатов! и кварцевые песчаники. Рудоносный горизонт располагается в 100150 м. от подошвы намингинской свиты. Мощность его изменяется от нескольких метров на южном фланге, до первых сотен на северном. Рудные тела имеют пластообразную и линзообразную форму. Оь залегают согласно с вмещающими породами. Геологами Удоканской ГРЭ выделено четыре уровня промышленного оруденения.

Различные фациальные условия осадконакопления на северном и южном крыле месторождения предопределили форму и внутреннее строение рудных тел. На северном крыле рудные тела имеют сложнс строение с частыми ответвлениями, пережимами, что свидетельств} о неспокойной обстановке осадконакопления вблизи береговой лш-

ь

1а южном фланге рудные тела имеют более выдержанную мощность, юнцентрацию и пластовую форму, что свидетельствует о более спо-:ойной глубоководной обстановке отложения рудоносных осадков.

Первичные руды месторождения имеют сульфидный состав, основами рудными минералами являются халькозин, борнит, халькопирит пирит. Последние два имеют подчиненное значение.

Ь главе дается краткая гидрогеологическая характеристика для ллюстрации интенсивности окислительных процессов, происходящих многолетнемерзлых породах. Но данным гидрогеологической партии доканской экспедиции на площади месторождения в зависимости от оложения водоносных комплексов относительно слоя многолетнемерз-их пород, особенностью водовмещающих пород и их стратиграфичес-эго положения выделяются три водоносных комплекса: рыхлых отло-гний в сквозных таликах, рыхлых отложений в слое сезонного отбивания (надмерзлотные воды), трещиноватых метаморфических по-эд (подиерзлотные вода). Небольшое содержание минеральных ве-зств в водоносных комплексах указывает на относительно непро-элжительное взаимодействие воды с горными породами и рудами, 1личие низких температур, относительно слабого водообмена.

Глава 2. Минералогические и геохимические особенности зоны окисления Удокана

V главе дается состояние изученности зоны гипергенеза Удокан-сого месторождения. К первой опубликованной работе, положившей 1чало детальному изучению зоны окисления, относится статья .И.Бакуна, Р.Н.Ьолодина, Ф.П.Кренделева (1958), в которой авто-I дали характеристику окисленным минералам меди, отметили, что [мическое выветривание замедлено в силу наличия многолетнемерз-IX пород, ь дальнейшем Ф. 11.Кренделев (1959) особое внимание ,елил влиянию геоморфологического фактора на окислительные про-ссы, происходившие в третичное время. Изучению вещественного става гипергенного оруденения посвящены работы многих иссле-вателей Удокана (Бакун и др., 1958, 1964; Кренделев, 1960; гданов и др., 1965, 1966; Юргенсон и др., 1968; Морозова, 1966; генсон, 1973; Трубачев, 1981; Наркелюн и др., 1982; Кренделев др., 1983). ьлияние многолетнемерзлых пород на развитие зоны исления Удокана раскрывается в следующих работах: (Бакун и др., 5&; Гринталь и др., 1964; Прамзинцев, 1966; Юргенсон и Без-[щых, 1966; Трубачев, 1981; Питулько, 1977; Кренделев и др., 33; Зиновьев, 1985). При этом авторы по разному трактуют вли-ле многолетнемерзлых пород на процессы окисления, рассматри-

ьая зону криогенеза как зону геохимического покоя или зону интенсивного химического преобразования. Начиная с шестидесятых годов на месторождении проводились большие работы по выделению технологических типоь руд (ИГО "Читагеология", Механобр, Гин-цьетмет, Уралмеханобр, йргиредает, Иркутский политехнический институт, Читинский политехнический институт), в результате которых руды были разделены на три геолого-технологических типа, где главным критерием в их выделении явилось содержание окисленной меди в исходной руде. Автор диссертации занимался исследованиями закономерностей размещения и условий образования окисленных и окисленно-сульфидных руд минеральных форм окисленной меди Удо-кана и по их результатам опубликовал ряд статей, вошедоих в настс ящую работу.

Минеральный состав окисленных руд Удокана довольно сложный и представлен минералами различных классов. Из сульфатов меди отмечаются брошантит, антлерит, халькантит. Среди карбонатов меди преобладает малахит и в небольших количествах отмечается азурит. и большинстве своем эти минералы встречаются совместно друг с другом. Хризоколла является малораспространенным минералом. о незначительных количествах встречаются самородная медь и куприт, тяготеющие к борнит-халькозиношм рудам, ьторичный халькозин имеет распространение в близповерхностных участках и развивается по борниту и халькопириту, вторичный борнит развивается по халькопириту, хяоричный халькопирит - по борниту. Ковеллин развивается по халькозину, борниту,, халькопириту.

Минералы зоны окисления развиваются по первичным сульфидам и отлагаются либо на их месте, иногда полностью замещая их, либо проникают в цемент пород, а также выносятся на различные расстояния от материнских рудных минералов, заполняя трещины и пустоты Гипергенные минералы встречаются в виде вкрапленности зерен и агрегатов, пропитывающих породы, поршковатых и землистых масс, прожилков, хорошо образованных кристаллов, пленок, натеков. Для гипергенных минералов характерны следующие структуры: зернистая, волокнистая, радиально-лучистая, ше'стоватая, пластинчатая, распада "твердого раствора".

Нами было проведено исследование поведения отдельных элементов в различных по степени окисленности рудах. Геохимической особенностью поведения меди в зоне гипергенеза является ее относительная подвижность в пределах рудных тел и выходе из них в виде различных минеральных форм. Серебро на месторожде-

нии является довольно распространенным элементом. Наибольшие егс

»держания отмечаются ь борнит-халькозиновых рудах (до Ю00г/т) значительно меньше ь пирит-халькспиритовых рудах (1-100 г/т), ■мечается тенденция уменьшения концентраций серебра с увеличены степени окисленности руд. Отмечается приуроченность хрома, [тана, кобальта, никеля к рудам, содержащим магнетит. Увеличе-е концентраций марганца в окисленных рудах связано с карбонат-стью пород. Геохимическое поведение Мо, А^ (увеличение концен-аций в сульфидных рудах) и ш, ь, Р (увеличение концентраций в исленных рудах) в зоне гипергенеза Удокана и поведение этих ементов на месторождениях Джезказган, Блява и др. дь.ет осно-ние полагать, что зона окисления Удокана была сформирована долго до ледникового периода в условиях аридного климата. D размещении оруденения на месторождении наблюдается следую-я зональность, и приповерхностных участках на большей части сторождения размещаются окисленные руды, нижняя граница кото-х повторяет контуры поверхности месторождения, шиз по разре-размещаются смешанные и, на более глубоких горизонтах - суль-плые руды. На некоторых участках эта закономерность нарушается -за характера рельефа и тектонической нарушенности пород. Так-устанавливается зональность, характеризующаяся размещением рвичных и вторичных минералов меди. Сульфида меди северного ¿ла месторождения чередуются в следующей последовательности 1зу вверх: пирит, халькопирит, борнит, халькозин. На южном ¿ле отмечается чередование рудных минералов обратное таковому северном крыле.

Ъторичная зональность оруденения проявляется в площадном и 1ейном распространении вторичных минералов меди. Отмечается гличение удельного веса карбонатов меди в южном крыле место-здения, а также наибольшее его распространение на поверхности, [ьфаты более распространены на северном фланге и большее раз-'ие имеют на нижних горизонтах месторождения. Ъ вертикальном ¡резе (снизу вверх) первичные минералы сменяются вторичными. . смена происходит через смешанный тип оруденения. Глава 3. Факторы, определяющие интенсивность окисления

и характер его распространения Формирование зоны окисления является результатом сложных и нообразных процессов, протекающих в течение длительного вре-и. Совокупность факторов, контролирующих развитие зоны окис-ия и ее распространение, определяют особенности характера ы гипергенеза.

На месторождении устанавливается зависимость в распределении

ь

поверхности. При этом выявляется закономерное снижение степени окисленности руд по мере удаления от выходов рудных тел на поверхность к более глубоким горизонтам (табл. I).

Таблица 1.

Гипсометрическое положение типов руд Удокана

Горизонт Степень окисления,% Окисленные РУДЫ,% Смешанные Сульфидные руды,% руды,%

Поверхность 69.6 ЬЗ за 9

174Ь м. 48.4 7 67 26

1637 м. 32.а 3 35 62

1Ь04 м. го.8 - 4Ь ЬЬ

1430 м. 19.2 - 13 87

Итого: 12.6 39.4 48

Понижение степени окисленности руд по мере удаленности их от дневной поверхности устанавливается для всех рудных участков. Таким образом, гипсометрический фактор играет большую роль ь размещении на месторождении различных по степени окисленности руд, а отсюда он имеет большое практическое значение в определении пространственного размещения геолого-технологических типов руд, выделяемых по содержанию окисленной меди.

Однако интенсивность проявления процессов окисления и глубина распространения окисленных и окисленно-сульфидных руд для различных рудных участков месторождения различны и зависят от строения рельефа. Для образования мощной зоны окисления наиболее благоприятны не энергичная эрозия и молодой рельеф, а конечные стадии рельефообразования с затухающей эрозионной деятельностью и пенепленезированным рельефом. Такие условия в изучаемом районе имели место, когда район месторождения представлял собой сглаженную равнину с хорошо проработанными крупными речными долинами (Кренделев и др., 1983). Становление рельефа на Удокане, начавшись с конца мезозоя, продолжается в на^ стоящее время, чему благоприятствует высокая сейсмичность района На современном Удокане относительно сглаженный релвеф участков Медный и Блуждающий благоприятствовал интенсивному протеканию окислительных процессов. Зона окисления здесь представлена окисленными (56%) и смешанными (44%) рудами и характеризует площадной тип развития. Резко расчлененный рельеф и большая крутизна склонов участков Левый борт Наминги и восточной части Шумный-Крутой, значительно снизили роль окислительных процессов, усилив в то же время эрозионные. Поэтому на этой площади в пределах

У

днеьной поверхности отмечается сульфидный тип руд, имеющий промышленное значение. Таким образом, особенности рельефа оказывают большое влияние на интенсивность процессов окисления и глубину их проникновения, при этом ьерхняя поверхность зоны окисления определяется эрозионным срезом и соответстьует очертаниям рельефа, в то время как нижняя ее граница ь общем плане повторяет конфигурацию поверхности месторождения, за исключением тектонически ослабленных зон, способствующих проникновению окислительных агентов на более глубокие горизонты.

Трещиноватость пород на месторождении связана со складчатыми разрывными нарушениями и геологическим выветриванием; ь большом количестве трещины наблюдаются вдоль даек, тектонических нарушений. Ширина трещин колеблется от нескольких сантиметров до долей миллиметра, ь более глубоких горизонтах трещиноватость пород постепенно уменьшается, ь окислительном процессе трещины играют двойную роль, являясь проводящими каналами поверхностных вод и растворов, а также камерами, в которых отлагаются гипергенные минералы. Первичные руды и отдельные сульфидные минералы, имеющие трещины и микротрещины, активнее п'одьергаются процессам окисления, замещаясь вторичными сульфидами, сульфатами и карбонатами меди. Гипергенные минералы большей частью располагаются на стенках трещин и пустот, образуя корочки, кристаллы, порошко-ватые массы и проникают по трещинам на более глубокие горизонты. Бурение сверхглубоких скважин на Удокане показало, что процессы окисления сульфидов проходили на значительно удаленных от поверхности горизонтах. Гипергенные минералы меди концентрируются в местах локализации сульфидов меди, ь тех случаях, когда рудоносный пласт сечется трещинами, часть гипергенных минералов меди отлагается по этим трещинам, другая проникает во вмещающие породы. Наибольшее количество гипергенных минералов содержат трещины отдельности, ь случае, когда трещины отдельности совпадают с контуром рудного горизонта или линзы, вдоль их поверхности образуются прожилки и присыпки гипергенных минералов, п трещинах, разделяющих слои известковистых и неизвестковистых песчаников, наблюдается симметричное отложение соответственно карбонатных и сульфатных минералов меди. Как показывают наблюдения, проявления хризоколлы на месторождении приурочены к тектонически ослабленным зонам (штольни 2 и 8). Тектонические нарушения и трещиноватость пород на месторождении играет большую роль в развитии окислительных процессов на глубине, где благоприятные условия'для образования линейной коры выветривания, а также на поверхности,

что обуславливает развитие площадной коры выветривания.'

Характерными рудовмещащими породами на месторождении являются кварцитовидные песчаники от мелкозернистых до разнозернис-тых, переслаивающиеся с алевролитами, известковистыми песчаниками. Различный исходный состав пород и степень их устойчивости к процессам выветривания определяют специфику процессов окисления сульфидов, размещения минеральных форм окисленной меди. Так как основную массу окисленных руд- слагают брошантит и малахит, макроскопически очень похожие друг на друга, для выделения минеральных форм окисленной меди нами была разработана методика диагностики этих минералов в проходящем свете (Зиновьев, 1982). Характерные оптические особенности у малахита: изменение рельефа, слабая псевдоабсорбция, косое угасание, травяно-зеленая различной интенсивности окраска. У брошантита: голубовато-зеленоватая окраска, в скрещенных николях интерферирует в желто-зеленых тонах, погасание прямое. При отработке методики была установлена прямая зависимость размещения карбонатных и сульфатных минералов меди от карбонатности пород. При содержании в породе С0£ 0.4% и выше преимущественное развитие имеют карбонаты меди, и связи с переслаиванием различных по степени"известковистости пород и кврцитовидных песчаников на месторождении отмечается послойный характер размещения минеральных форм окисленной меди. Развитие гипергенных минералов меди, связанное с составом вмещающих пород, дает возможность выделять на месторождении участки с определенным типом окисленных руд по литологическому составу. Так на участке Шумном -Крутом, который характеризуется большим распространением кварцитовидных песчаников, в основном отмечаются сульфатные руды, а на участках Блуждающем и Медном, где преобладают извёстковистые породы, большой удельный вес имеют карбонатные руды. Таким образом, литологический контроль определяет степень интенсивности окислительных процессов, обрввова-ние различных форм окисленной меди и ее размещение. Эта особенность может быть использована при картировании минеральных форм окисленной меди.

Удоканское месторождение находится в зоне многолетнемерзлых пород, что определенным образом сказывается на составе оислен-ных руд, глубине их распределения и интенсивности развития зоны окисления. На Удокане все новообразованные гипергенные минералы меди отмечаются на выходах рудных тел на поверхность. Проявления этих минералов наблюдается также в горных выработках и на отвалах. Часто отмечается парагенезис льда с водными и маловодными сульфатами меди на стенках штолен. Характерной особенностью это-

ю проявления является развитие минералов ь трещинах пород, на-содящихся в непосредственной близости от устья штолен, т.е. здесь фоисходят те же окислительные процессы, которые наблюдаются на юверхности и которые подчинены сезонным факторам окисления. Измерение температур горных пород, руд и воздуха в горных выработ-сах показывает, что на изменение температуры пород оказывает влитие расстояние от выхода горной выработки на поверхность. С уменьшением температуры воздуха от устья штольни уменьшается тем-юратура горных пород и руд. Исследования температурного режима 'орных пород в штольнях и кверллагах показали, что ь многолетне-(ерзлых породах, которые не подвержены сезонному оттаиванию, жислительные реакции не имеют места, и противном случае были бы выявлены температурные аномалии в рудовмещающих и пустых породах. !десь многолетняя мерзлота является своеобразным экраном, пре-штствугощим проникновению современных окислительных процессов 1а более глубокие горизонты. Развитие современной зоны окисления )граничивается поверхностью распространения многолетнеыерзлых юрод и образует маломощный покров в сезонно-оттаивающем слое, своеобразное распространение гипергенных минералов на поверхности I на более глубоких горизонтах говорит о том, что гипергенные шнералы меди, находящиеся в настоящее время в многолетнемерзлых юродах, образовались в доледниковое время. Данные по геохимии, ■идрогеологии, геоморфологии, минералогии месторождения дают ос-ювание считать, что зона окисления Удокана является многостадийном образованием, начавшемся в протерозое и развивающимся в насто-ицее время.

0 формировании зоны окисления выделяются 6 этапов:

1 этап. Начало образования зоны окисления относится к выходу фуденения на поверхность.

2 этап. Образуется площадная кора выветривания, где первичные ¡ульфиды замещаются сульфатами и карбонатами меди.

3 этап. Дальнейшее развитие окислительных процессов на место-юждении приводит к образованию зоны вторичного сульфидного обо-■ащения.

4 этап. Знаменует консервацию зоны гипергенеза вследствие по-:олодания с последующим оледенением.

5 этап. 1^рхняя часть сформировавшейся зоны гипергенеза была :реэана и вынесена за пределы месторождения наступившими ледники, о чем свидетельствует наличие в районе ледниковых долин, и розией, усилившейся при горообразовании.

6 этап. Современные новообразования гипергенных минералов

меди в приповерхностном слое многолетнемерзлых пород, подверженных сезонному оттаиванию и промерзанию. Многолетнемерзлые породь препятствуют проникновению окислительных процессов на глубокие горизонты. Окисление в настоящее время отмечается на поверхности месторождения выше границы сезонного оттаивания пород.

Глава 4. Процессы окисления как критерии вццеления типов руд, их переработки, поисков и разведки месторождений

Для выделения геолого-технологических типов руд Удоканского . месторождения учитываются следующие критерии: технологические, геолого-минералогические и горно-технические.

Решающим фактором в решении вопросов технологии переработки руд является степень окисленности исходной руды. Как показывает анализ результатов обогащения руд Удокана до 80 % меди теряется в отвальных хвостах в виде окисленных минералов. Поэтому в основ; выделения технологических типов руд положено содержание в них окисленной меди, ъ соответствии с этим руды месторождения разделяются на три технологических типа: сульфидные - с относительным содержанием окисленной меди 0 - 30%; смешанные - 30 - 70%; окисленные - 70 - 100%. Извлечение меди в концентрат при обогащении различных типов руд зависит от вещественного состава исходных руд. Так для сульфидных руд выход меди в концентрат составляет 90 - 95%, для смешанных - 80 - 85% и окисленных - 60 - 65%.

Кроме<главного критерия выделения геолого-технологических типов руд учету подлежат и другие факторы, оказывающие влияние на показатели переработки руд: минеральный состав и текстурно-структурные особенности оруденения, вещественный состав рудовмещашцих пород. Проведенные испытания в лаборатории ЛГ0 "Читагеология" показали на неоднозначные результаты флотируемости наиболее распространенных гипергенных минералов месторождения - брошантита и малахита. шход меди в концентрат из брошантитовых руд (80%) выше, чем из руд с малахитовой минерализацией (74.2%). К числу трудно-обогатимых окисленных руд относятся руды с хризоколловой минерали зацией. Таким образом, при разработке схем технологической переработки удоканских медных руд необходимо учитывать как степень их окисленности, так и наличие различных минеральных форм окислен ной меди.

Геолого-минералогические критерии выделения технологических типов руд имеют большое значение, так как от них зависит размещение на месторождении различных по степени окисленности руд. К ним относятся: гипсометрическое положение рудных тел, характер рельефа, трещиноьатость пород, минеральный состав пород и руд, разви-

*ие многолетнемерзлых пород.

Наличие на месторождении различных по степени окисленности )уд ведет к их многосортности, усложняющей схемы добычи и обо-'ащения. Значительные колебания содержаний общей и окисленной чеди необходимо учитывать как выбором соответствующего техноло-'ического режима, так и организацией на месторождении службы осреднения качества руды, поступающей на обогатительную фабрику.

Сравнение технологических типов руд Джезказганского, Кальма-сырского и Удоканского месторождений и показателей обогащения юказывает, что извлечения меди в концентрат из удоканских и укезказганских руд очень близки, что нельзя сказать о кальма-сырских рудах, показатели обогащения которых значительно разится от первых. Установленные закономерности, отражающие гео-юго-технологические особенности месторождений типа медистых 1есчаников и сланцев (Джезказган, Удокан) в практическом отношении облегчают задачи изучения новых месторождений этого типа 1, в частности,- месторождений Кодаро-Удоканской зоны, так как позволяют целенаправленно подходить к выбору наиболее эффетив-1ых методов исследования.

Геолого-минералогические особенности зоны гипергенеза могут 5ыть использованы в процессе поисково-разведочных работ. Одним 13 главных диагностических признаков в процессе поисков медных месторождений является наличие на выходах рудных тел на поверх-■юсть гипергенных минералов меди (медная зелень, синь). Поисковым признаком может служить выявленная закономерность ассоциации окислов и гидроокислов марганца и карбонатных форм окислений меди. Преобладание в окисленных рудах основных сульфатов леди и куприта свидетельствует об окислении наиболее богатых ледыо борнита и халькозина. Карбонаты меди, окислы и гидроокисям железа чаще встречаются при окислении пирит-халькопиритовых руд. Для поисков и разведки месторождения гипсометрический фактор и характер рельефа имеет большое значение в нахождении различных по степени окисленности руд. Индикатором окисления слу-кит наличие халькантита на стенках обнажений. Особенности рудо-вмещающих пород, оказывающие влияние на размещение различных £орм меди на месторождении, могут быть применены при минералогическом картировании как первичного, так и гипергенного оруде-^ния. Данные геолого-технологического картирования на стадии детальной разведки и проектирования дают возможность оптимизировать промышленные сорта руд и технологические схемы их переработки. Таким образом, процессы окисления медных руд являются

важнейшим критерием при технологической переработке руд, а также при поисково-разведочных работах на стратиформных месторождениях меди.

Глава 5. Размещение геолого-технологических типов руд

и минеральных форм окисленной меди ъ процессе изучения минералогического состава руд зоны окисления Удоканского месторождения появилась возможность выделить и откартировать минеральные формы окисленной меди и технологические типы руд и произвести количественные подсчеты их соотношений на отдельных участках. На поверхности месторождения окисленные (55%) и окисленно-сульфидные (43%) руды заметно преобладают над сульфидными (2%). 1> вертикальном разрезе с понижением гипсометрического уровня это соотношение изменяется ь сторону сульфидных руд (82%). Смешанный тип руд отмечается на всех горизонтах горноразведочных выработок и скважин, тогда как окисленный тип полностью отсутствует на некоторых горизонтах, ¿хего по подсчетам распределения технологических типов руд сульфидные руды составляют 42%, смешанные - 39% и окисленные - 19%. По минеральным формам окисленной меди на поверхности месторождения сульфаты составили 47%, карбонаты.- 53%. Наибрльшие содержания карбонатов отмечаются на участках Левый борт Наминги и Медный-Блуждающий. Сульфаты больший удельный вес имеют на поверхности участков Скользкий-Секущий , Левая Наминга. С удалением рудных тел от поверхности значительно возрастает удельный вес сульфатных минералов (67.7%). На поверхности сульфаты тяготеют к окисленному типу руд. Ь смешанных рудах сульфаты и карбонаты имеют почти равные значения, а на более глубоких горизонтах месторождения больший удельный вес имеют сульфаты в сульфидном типе руд. Данные геолого-технологического картирования дают возможность оптимизировать промышленные сорта руд на отдельных рудных участках.

Глава 6. Сравнительная характеристика окисленного оруденения

Удокана и других месторождений меди В главе Ждется характеристика зон окисления некоторых отечественных и зарубежных месторождений меди. Руководством ь выборе объектов рассмотрения послужила необходимость показать образование и развитие зон окисления на месторождениях различных генетических типов, ь качестве примеров для сопоставления взяты медено сные районы Кодаро-^Удоканской зоны, Джезказганское месторождение относящиеся к одной генетической группе с Удоканским, медно-пор-фировые месторождения Кальмакыр и Коунрад и медно-колчеданное

месторождение Блява. Сопоставление имеющихся данных по зоне гипергенеза Удокана с данными по месторождениям других генетических типов показывает, что наряду со специфическими особенностями развития зон окисления имеются и общие черты сходства. Особенностью месторождений Блява, Коунрад, Кальмакыр, Джезказган является древний возраст их хорошо проработанных зон окисления, образование которых происходило в условиях близких к современным. Наличие столовых гор и хорошо разработанных древних речных долин указывает на имевшиеся благоприятные палеогеографические условия формирования зоны окисления Удокана. Повышенные концентрации серебра.на Удокане и Джезказгане связаны с борнит-халькозиновой минерализацией, на Коунраде - с халькози-новой, на Еляве - с ковеллиновой минерализацией. Зоны гипергенеза сопоставляемых месторождений подразделяются (сверху вниз): зона окисления, вторичного сульфидного обогащения и первичных сульфидных руд. На Коунраде и Бляве выделяются подзоны выщелачивания. На Удокане эта подзона отсутствует, а зона цементации выделяется по присутствию в ней вторичных сульфидов и гипергенных минералов. По минеральному составу первичных и окисленных руд, морфологии рудных тел, показателям обогащения Удоканское месторождение имеет близкое сходство с Джезказганским, существенно отличаясь от месторождений иного генетического типа. Эта близость дает возможность использования опыта разработки Джезказганского месторождения при освоении Удоканского и других месторождений Кодаро-Удоканской зоны.

Заключение

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи по установлению закономерностей размещения и условий формирования оруденения зоны гипергенеза Удоканского месторождения меди.

Основные научные и практические результаты исследований сводятся к следующему:

1. Гипсометрическое положение рудных тел и рельеф поверхности являются главными факторами в размещении на месторождении окисленных и окисленно-сульфидных руд.

2. Тектонические нарушения и трещиноватость рудовмещающих пород оказывают большое влияние на формирование линейной и площадной зон окисления.

3. Литологические особенности рудовмещающих пород определяют интенсивность образования минеральных форм меди и глубину проникновения окислительных процессов. Непосредственная связь

гипергенных минералов с составом вмещающих пород дает возможность выделять на месторождении участки с развитием различных форм окисленной меди.

4. Геокриологический фактор оказывает влияние на состав окисленных руд, глубину их распространения и интенсивность развития зоны окисления, при этом скорость окисления резко замедляется.

4. Геохимическое поведение отдельных химических элементов в зоне гипергенеза Удакана Ыо, ьа, Р, и), а также минераль- . ный состав окисленных руд на поверхности и на более глубоких горизонтах служат подтверждением многоэтапного формирования зоны окисления.

6. Ь размещении минералов меди и типов руд устанавливается первичная и вторичная зональность. Если первичная зональность, выражающаяся в закономерном размещении в рудоносном горизонте сульфидов, хорошо изучена, то по вторичной зональности нами получены новые данные. Так установлено, что вторичная зональность на месторождении выражается в размещении основных окисленных минералов меди - сульфатов и карбонатов, ь площадном отношении наибольшее распространение имеют карбонаты меди. С . глубиной это соотношение меняется в сторону сульфатов. Наблюдается заметное увеличение удельного веса карбонатной минерализации на южном фланге месторождения, тогда как на северном крыле наибольшее развитие имеют сульфаты меди. Руды с хризо-колловой минерализацией наблюдаются в северном крыле и приурочены к тектонически ослабленным зонам.

На участках с выходами рудных тел на поверхность наибольшим распространением пользуются окисленные медные руды. Ниже зоны окисленных руд отмечается смешанный тип, представленный окисленными и сульфидными рудами. На более глубоких горизонтах, ниже зоны смешанных руд, наблюдаются сульфидные руды.

7. Сопоставление закономерностей размещения окисленных и окисленно-сульфидных руд и технологических показателей их переработки на Удоканском и других месторождениях меди показало на близость геолого-минералогических и технологических особенностей руд Удокана и Джезказгана. Опыт разработки Джезказганского месторождения несомненно должен быть учтен при освоении Удокана и других месторождений меди Кодаро-Удокан-ской зоны.

Установленные зависимости распределения минеральных форм окисленной меди, технологических типов руд от геолого-минералогических, геоморфологических и других факторов дают возмож-

гость прогнозирования на различных участках и горизонтах ме-¡торождения определенного типа руд и качественных показателей IX технологической переработки и тем самым контролировать тех-юлогические процессы на будущей обогатительной фабрике.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. К методике определения окисленных минералов меди Удокан-:кого месторождения. - и кн.: Стратиформные месторождения. Чита. 1олитехнический институт, 1982.

2. Опыт и результаты минералогического картирования Удокан-;кого месторождения меди. - ь кн.: Минералогическое картирова-1ие как метод исследования рудоносных территорий. Свердловск, !983 (в соавт. с Л.Ф.Наркелвном и др.).

3. Окисленные руды Удоканского месторождения меди. - с кн.: 'докан (природные ресурсы и их освоение). Новосибирск. Наука,

4. О типах зональности оруденения Удоканского месторождения [еди. - В кн.: Условия образования и закономерности размещения ¡тратиформных месторождений цветных, редких и благородных метал-юв. Фрунзе. Политехнический институт, 1985.

5. О геохимических особенностях зоны окисления Удоканского 1есторовдения меди. - а кн.: Металлогения и прогноз полезных [скопаемых. Чита. ЗабНИИ, 1986.

6. Окисленные руды Удокана. Новосибирск. Наука, 1987 (в со-вт. с Л.Ф.Наркелюном и др.).

7. Значение геокриологического фактора в формировании окис-:енных руд Удокана. - Ь кн.: Четверть века отраслевой геологи-[еской науки Забайкалья. Чита. ЗабНИИ, 1989.

8.Значение трещиноватости пород для развития процессов окис-:ения руд на примере Удоканского месторождения меди. - а кн.: ктуальные проблемы наук о Земле. Чита. Политехнический инсти-ут, 1990.

9. Ьлияние литологического состава пород на минералогию и азмещение окисленных руд Удокана. - В кн.: Проблемы страти-ормных месторождений. Чита. Политехнический институт, 1990.

:985