Минералого-геохимические особенности формирования золотоносных кор выветривания Урала: На примере Светлинского и Каталамбинского месторождений

Актуальность исследований.

Интерес к золоту существовал всегда. В настоящее время в качестве источника ценного металла важное значение приобретают золотоносные коры выветривания. До недавнего времени для отработки использовались преимущественно зоны окисления рудных месторождений с характерной для них высокой концентрацией золота и хорошей обогатимостью руд.

Поскольку к настоящему моменту большая часть зон окисления отработана, остро встает задача поиска новых источников драгоценного сырья. Во многих странах мира начали активно использоваться золотоносные коры выветривания, развивающиеся на слабозолотоносных породах с рассеянной или прожилково-вкрапленной минерализацией. Так, в Бразилии разработка таких кор выветривания позволила увеличить добычу золота в 7.5 раз, в Австралии известны обширные регионы с большим количеством месторождений золотоносных кор выветривания.

В то же время многие вопросы, связанные с образованием золотоносных кор, поведением золота в процессе корообразования остаются пока недостаточно изученными. Одной из наиболее перспективных областей распространения золотоносных кор выветривания в России является Урал, для которого характерно наличие многочисленных эндогенных месторождений и рудопроявлений золота и широкое развитие кор выветривания. В связи с этим представляется важным проведение типизации золотоносных кор выветривания уральского региона и выявление наиболее характерных и перспективных объектов. К наиболее интересным месторождениям золотоносных кор выветривания Урала можно отнести Светлинское и Каталамбинское месторождения. Причем, если первое из них известно довольно давно и его значимость не вызывает сомнений, то второе, в силу объективных экономических причин, находится только в стадии исследования, однако, и на этом этапе его перспективность не вызывает сомнений. Следует заметить, что название «Каталамбинское месторождение» не является пока общеупотребительным. В производственных геологических отчетах и в ряде публикаций данный объект обозначен как «участок Каталамбинский» .

В изучении Светлинского месторождения принимали участие многие геологи: В. Н. Сазонов, Б. А. Попов, Н. А. Григорьев, В. В. Мурзин, Э. И. Мецнер, 3.

Н.М.Риндзюнская, Р. О. Берзон, Т. П. Полякова, Л. А. Николаева, Е. В. Матвеева,.

A.А.Черемисин, К. П. Савельева, О. Н. Грязнов, Д. А. Костромин и другие. Исследованием Каталамбинского месторождения занимались Я. Э. Юдович, Р. Г. Тимонина, М. П. Кетрис, А. В. Мерц, В. В. Терешко, Г. А. Чернов, М. В. Фишман,.

Б.А.Голдин, Б. Я. Дембовский, В. С. Озеров, Н. М. Риндзюнская, Т. П. Полякова, Л.

H.Г.Патык-Кара, А. Г. Шевелев, А. И. Дадыгин, Л. В. Акимов, В. П. Водолазская,.

B.Н.Иванов, Е. МЛковленко, Г. П. Подольская и другие. Подробно исследованы вопросы геологического строения и вещественного состава пород, послуживших субстратом для развития кор выветривания месторождений. В то же время многие важные вопросы, связанные с зональностью, вещественным составом кор выветривания, масштабом гипергенной миграции золота, особенно на Каталамбинском месторождении, требуют дальнейших детальных исследований и уточнений.

Цель и задачи исследований.

Целью настоящей работы является создание единой морфогенетической классификации золотоносных кор выветривания Урала, минералого-геохимическое изучение эталонных объектов и сравнение объектов-эталонов между собой. При этом решались следующие задачи.

I. Выявление наиболее типичных профилей для месторождений золотоносных кор выветривания Урала.

2. Изучение строения профиля выветривания, минерального и химического состава измененных пород, установление зональности кор выветривания эталонных месторождений и выявление черт сходства и различия между ними.

3. Исследование рудной гипергенной минерализации: особенностей морфологии, состава и внутреннего строения золота кор выветривания эталонных месторождений, изучение поведения золота в профиле выветривания этих месторождений и сравнение исследованных объектов между собой.

Фактическая основа и методика исследований.

В основу диссертации положены материалы, полученные автором в ходе полевых и камеральных работ в период 1994;1999 гг. Для разрешения поставленных задач было проведено исследование более 100 пог. м керна буровых 4 скважин Каталамбинского месторождения, отобраны и исследованы образцы зон коры выветривания из карьера Светлинского месторождения.

Кроме традиционных видов исследования: оптической микроскопии (просмотрено и описано около 150 прозрачных и 40 полированных шлифов), определения объемного веса пород (20 образцов), химических и спектральных анализов (60 образцов), термического анализа (54 образца), разделения минералов (11 проб) использовались и высокоточные методы: рентгенофазовый анализ (54 образца), атомно-абсорбционный анализ (12 образцов), растровая электронная микроскопия в сочетании с энерго дисперсионным анализом (около 10 монтированных шлифов, около 40 образцов). Исследования проводились в лабораториях ИГЕМ РАН (Королева М.В., Вронская С. И., Коган С. И., Гаврилова С. И., Басалаева И. А., Вознесенская Т. Н., Петрова Т. А., Рафальская О. Р., Кузьмина.

0.В., Белоусов Г. Е., Мохов A.B.).

Научная новизна и практическое значение работы.

1. Впервые составлена морфогенетическая классификация золотоносных кор выветривания Урала, учитывающая широкий набор признаков, характерных для них. Она позволила провести типизацию кор выветривания уральского региона и выявить наиболее распространенные и перспективные типы таких кор. Установлено, что таковыми являются золотоносные коры линейного морфологического типа линейно-трещинного и контактово-карстового подтипов, с неполным зональным профилем, развитые по сланцам, с жильным типом исходной рудной минерализации.

2. Впервые проведен с достаточно высокой степенью детальности сравнительный анализ двух эталонных объектов уральских золотоносных кор выветривания. Установлено, что в профилях выветривания и контактово-карстового и линейно-трещинного морфологических подтипов кор, образовавшихся в разные? геологические эпохи, геохимическое поведение породообразующих элементов одинаково. Сходно протекающий процесс выветривания привел к формированию сходных зон в профилях выветривания исследованных месторождений.

3. Проведено детальное исследование химического состава и минералогии самородного и химически связанного золота в корах выветривания эталонных 5 объектов. Установлено, что источники рудной минерализации были различны по составу, поэтому химический состав золота на месторождениях различен. Несмотря на это, золото ведет себя одинаково в профилях выветривания исследованных месторождений, существенно накапливаясь на геохимических слабо восстановительных барьерах, приуроченных к четко коррелирующим между собой горизонтам кор выветривания. 4. Впервые высоколокальным методом растровой сканирующей электронной микроскопии для экзогенных месторождений установлено наличие в самородном золоте самородного кремния.

Установленные закономерности размещения, условий формирования, строения, состава золотоносных кор выветривания Урала могут использоваться для поисков аналогичных месторождений в других регионах нашей страны.

Апробация работы.

Результаты исследований по теме диссертации изложены в 11 работах (из них 5 — тезисы).

Основные положения диссертации отражены в докладе на 11-ом Международном совещании по россыпям и месторождениям кор выветривания (Москва-Дубна, 1997 г.).

Часть материалов по теме диссертации вошла в тематический отчет лаборатории экзогенных рудных месторождений по планам НИР ИГЕМ РАН «Геохимия экзогенных рудообразующих систем золотоносных и редкоземельных кор выветривания» Бугельский Ю. Ю., Слукин А. Д., Новиков В. М. и др., 1996 г.

Основные защищаемые положения.

1. Составленная морфогенетическая классификация золотоносных кор выветривания Урала учитывает широкий набор признаков, характерных для них. Она позволяет провести типизацию золотоносных кор выветривания уральского региона и выявить наиболее распространенные и перспективные типы таких кор.

2. В профилях кор выветривания различных морфологических подтипов, образовавшихся в разные геологические эпохи на одинаковых по петрографическому составу субстратах, но с различным типом первичного оруденения, имеет место сходное геохимическое поведение породообразующих 6 элементов. Одинаково протекающий процесс выветривания привел к формированию идентичных зон в профилях выветривания исследованных месторождений.

3. Состав и морфология частиц золота изменяется снизу вверх по разрезу в зональном профиле коры выветривания (на примере Светлинского месторождения).

4. Различия в химическом составе первичного золота из сходных зон коры выветривания Светлинского и Каталамбинского месторождений обусловлены наличием различных по типу и составу источников рудной минерализации.

5. Золото ведет себя одинаково в профилях выветривания исследованных месторождений, существенно накапливаясь на геохимических барьерах, приуроченных к строго определенным горизонтам коры выветривания.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 126 страниц машинописного текста, 80 рисунков, 10 таблиц.

Список литературы

насчитывает 104 наименования (из них 5 — фондовая литература).

Заключение

.

Проведенные исследования позволили получить следующие результаты:

1. Составлена морфогенетическая классификация золотоносных кор выветривания Урала, учитывающая широкий набор признаков, характерных для них. Она позволила провести типизацию кор выветривания уральского региона и выявить наиболее распространенные и перспективные типы этих кор. Установлено, что таковыми являются золотоносные коры линейного морфологического типа линейно-трещинного и контактово-карстового подтипов, с неполным зональным профилем, развитые по сланцам, с жильным типом исходной рудной минерализации.

2. На основе детального изучения вещественного состава кор выветривания эталонных объектов выделены зоны и подзоны профилей выветривания Светлинского и Каталамбинского месторождений. Профили обоих месторождений относятся к неполным. Для Светлинского месторождения выявлены зоны: дезинтегрованных пород, выщелоченных пород гидрослюдяного состава, охристо-каолинитовая и зона охр, профиль выветривания является гидрослюдяно-каолинит-охристым. Для Каталамбинского месторождения установлено наличие лишь двух зон — дезинтеграции и выщелачивания. Последняя сложена сланцами с примесью каолинита, а в верхней ее части появляется заметно каолинизированный частично обохренный горизонт. Профиль выветривания здесь — каолинит-слюдяной с частичным обохриванием.

Изучено поведение породообразующих элементов в профилях выветривания исследованных месторождений и построены изообъемные геохимические диаграммы, которые показали вынос значительного количества кремнезема из нижних (недостаточно зрелых) зон коры выветривания исследованных месторождений, увеличение доли глинозема в средних, каолинизированных зонах, вынос практически всех породообразующих компонентов в зоне охр и существенное накопление в ней окислов железа и, иногда, марганца.

Проведен сравнительный анализ климатических, геоморфологических, тектонических обстановок в эпохи формирования эталонных месторождений. Установлено их влияние на формирование типа профиля этих объектов.

Так для Светлинского месторождения временем формирования была благоприятная, с точки зрения корообразования, раннемезозойская эпоха, морфологические и климатические условия которой дали возможность сформироваться зрелым каолинитовым корам, зачастую венчающимся зоной охр. Временем формирования Каталамбинского месторождения явился ранний палеозой, климатические и геоморфологические условия которого не позволили сформироваться зрелым горизонтам коры выветривания.

Установлено, что в профилях выветривания и контактово-карстового и линейно-трещинного морфологических подтипов кор, образовавшихся в разные геологические эпохи, геохимическое поведение породообразующих элементов одинаково. Сходно протекающий процесс выветривания привел к формированию идентичных зон в профилях выветривания исследованных месторождений.

3. Проведено детальное исследование морфологии, состава и минералогии самородного и химически связанного золота в корах выветривания эталонных объектов.

Выявлено сходство в морфологии золотых зерен, выделенных из одинаковых зон коры выветривания обоих месторождений. Их морфологические разности представлены комковидно-угловатыми, жилковидно-пластинчатыми, проволочковидными (дендритоидными) формами.

Установлено, что источники рудной минерализации были различны по составу и по типу, поэтому химический состав золота и его минеральные формы на месторождениях в основном различны. Для Светлинского месторождения источником рудной минерализации служили сульфидно-кварцевые жилы и прожилково-вкрапленная сульфидная минерализация. На этом месторождении выявлено наличие теллуридов золота и минерала группы золото-серебро-медьаурикуприда. Характерной особенностью самородного золота является частое наличие примеси ртути. Для Каталамбинского месторождения источником первичной рудной минерализации служили золото-кварцевые жилы и золото-кварцевые жилы с магнетитом. На этом месторождении обнаружены минералы группы золото-серебро-медь аурикуприд и медистое золото. Особенностью самородного золота является частое наличие примеси платины.

Построены изообъемные геохимические диаграммы, отражающие поведение золота в зонах и подзонах профилей выветривания изученных месторождений. Проведен сравнительный анализ этих диаграмм.

Установлено, что золото ведет себя одинаково в корах выветривания исследованных месторождений, существенно накапливаясь на геохимических барьерах, приуроченных к определенным горизонтам этих кор. В зонах выщелачивания обоих месторождений накопление золота происходит на слабо восстановительном барьере на границе слюдяных и каолинизированных пород. В зоне охр Светлинского месторождения этот металл накапливается при совмещении кислородного, сорбционного и щелочного геохимических барьеров.

4. Примененный уровень детальности исследований позволяет решать фундаментальные вопросы минералогии. Впервые высоколокальным методом растровой сканирующей электронной микроскопии для экзогенных месторождений (и для Каталамбинского, и для Светлинского) установлено наличие в самородном золоте самородного кремния.