Универсальная рудно-онтогеническая зональность месторождений колчеданной формации Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

_______________________________ГЕОЛОГИЯ______________________________

УДК 553.435(470.6):553.06

УНИВЕРСАЛЬНАЯ РУДНО-ОНТОГЕНИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КОЛЧЕДАННОЙ ФОРМАЦИИ

© 2003 г. А.А. Бурцев, И.А. Богуш

Многие вопросы в длительной и сложной истории формирования колчеданных руд являлись предметом оживленных дискуссий. Исследования процессов современного субмаринного колчеданного рудообразо-вания [1-4] однозначно подтвердили гидротермальноосадочный генезис колчеданных залежей. Однако в ходе изучения деятельности современных «черных курильщиков» рассматриваются лишь те процессы, которые протекают в кровле сульфидного холма. В то же время приповерхностные корневые гипогенные процессы, в условиях которых (главным образом) формируются рудные тела, практически не изучены. Поэтому при составлении модели колчеданного рудо-генеза необходимо учитывать данные анализа современных процессов субмаринного рудообразования и обобщения громадного материала уже разведанных и частично отработанных колчеданных месторождений. Это положение может представляться тем более важным, что в пределах современных аналогов древних рудных залежей нет возможности изучить проявление наложенных эпигенетических трансформаций, или метаморфизма, от которого зависит формирование всего конечного облика рудной залежи.

Успешным прогноз скрытых руд может быть только при глубоком знании закономерностей строения исследуемого геологических пространства. К таким закономерностям относится зональность рудного объекта, под которой предлагается частный вид пространственной систематизации (или закономерное изменение в пространстве) какого-либо фиксируемого параметра изучаемого объекта. При этом должно выделяться некоторое количество (при количестве п>1) более или менее информативных интервалов в области значений этого параметра. Пространство, характеризуемое значениями параметра, соответствующими одному из выделенных интервалов, называется зоной.

Зональностью может быть названа некоторая особенность в упорядоченности внутреннего строения изучаемого объекта, а как частный вид пространственной неоднородности может сама рассматриваться в качестве информации и читаться как в прямом, так и в обратном направлении. В ходе эпигенетических трансформаций картина первичной зональности может существенно осложниться, и первичная генетическая информация об объекте может затушеваться наложенными изменениями. Этот процесс имеет одностороннюю направленность и обусловлен ростом энтропии. Адекватные представления о зональности

могут служить базой для создания пространственной п-мерной модели объекта при 1< п <3 (скважина, разрез-карта, объемная модель- блок-диаграмма, компьютерная 3-0 графика).

Путем фиксации закономерных изменений текстур и структур руд, их химического состава, минеральных форм и их параметрических данных в пределах какого-либо пространства, исследователь имеет возможность выявить и изучить зональность геологических объектов и дать пространственно-временную характеристику процессов минерало- и рудообразования. Это решается с помощью типоморфического и онтогенического анализов объектов исследования. В геологической практике понятие «типоморфизм» применяется достаточно широко, при этом, как правило, типоморфический анализ отличается разной степенью индивидуализации, которая обусловлена конкретикой геологического материала. Неизменным остается одно: выявление и использование генетической информативности изучаемых признаков. Последняя может рассматриваться как формальная сущность типоморфизма, позволяющая применять количественный подход при рассмотрении генетико-онтогенических вопросов. Онтогенический подход к изучению геологических объектов, который основывается на исследовании типоморфизма признаков изучаемых объектов (от минерала до рудной залежи), принят в качестве методологической базы для изучения колчеданного оруденения. Онтогенической основой для выявления зональности объекта может служить минерал — элементарный носитель собственно геологической информации.

Современная трактовка онтогенического подхода к исследованию объектов на разных иерархических уровнях их организации предполагает широкое использование комплекса традиционных методов при постоянном расширении их палитры, что, несомненно, может способствовать совершенствованию выбранного подхода как гибкого и адекватного действительности инструмента исследователя.

К традиционным методам онтогенического анализа минералов относятся такие прецизионные методы, как изучение кристалломорфологии, микротвердост-ных характеристик, термоэлектрических показателей, минералографическое изучение полированных ан-шлифов в отраженном свете, минералогическое описание прозрачных шлифов в проходящем свете, а также минералогический анализ монофракций рудных минералов [5-8].

В ряде случаев возможен прямой прогноз скрытого оруденения на основе рудно- и минералогических критериев. Оптимальный результат может быть получен с применением оригинальных методик, использующих изучение целого комплекса количественных минералогенетических характеристик [5, 8-11]. При этом наиболее эффективны крупномасштабные топо-минералогические исследования, дающие непосредственно информацию о рудных объектах.

Результаты минералогического картирования 30 колчеданных месторождений Кавказа и Южного Урала позволили авторам разработать модель универсальной рудно-генетической зональности полигенной колчеданной залежи, производной гидротермальноосадочного рудогенеза [10-13].

В стратиформных залежах от кровли к подошве закономерно чередуются следующие типы руд: 1 — осадочные; 2 - гидротермально-осадочные; 3 - авто-бластические комбинированные; 4 - гидротермально-метасоматические. Последние в лежачем боку переходят в минерализованные пропилиты. Максимум изменений генетических, текстурных, структурных минералогических показателей совпадает с сечениями по мощности стратиформных рудных тел, близких по латерали к центру залежи. Это направление близко к градиентному направлению рудно-генетических показателей, оно характеризуется уменьшением от кровли к подошве признаков рудного седиментогенеза при одновременном нарастании признаков синрудного метасоматоза и автометаморфизма.

По латерали от центра к периферии стратиформных линзовидных тел гидротермально-осадочные руды сменяются в кровле осадочными сульфидными и кремнисто-сульфидными рудами, и на продолжении выклинок рудных тел нередко присутствуют горизонты рудокласт

- продуктов механической дезинтеграции руд (рис. 1).

По существу рудное поле представляет собой одну или несколько зональных геохимических аномалий, проявляющихся на доминеральном (геохимический ореол) и минеральном уровне (рудная минерализация). Оконтуривание рудного тела проводится по оценкам градационного параметра- промышленно значимой концентрации полезных компонентов, содержащихся в рудной минерализации.

Универсальность генетической зональности подтверждается закономерными изменениями по направлению максимальной изменчивости практически всех характеристик и показателей руд (геохимических характеристик, минерального состава, текстур, структур и рудно-физических параметров). Картина зональности как модель объекта может иметь решающее значение при прогнозе латентного оруденения (градиент параметров указывает направление от руды или к руде). Знание минеральной, текстурно-структурной и минералофизической зональности рудной залежи может определять ход промышленного освоения объекта, так как дает представление о пространственном размещении промышленных и технологических сортов руд.

В большинстве случаев эта зональность обусловлена направленными изменениями показателей ведущего рудного минерала пирита и его морфогенетических разностей. В рудах осадочных присутствуют осадочные, диагенетические и гидротермальные формы пирита. В рудах комбинированных автометасоматических господствующее положение занимает зональный авто-бластический пирит, а руды гидротермально-метасома-тические сложены исключительно метазернами и метакристаллами пирита. Онтогенический цикл базового минерала колчеданных руд- пирита- начинается с осадочно-диагенетического генетического типа, кото-

Кремни сто-суль<риано-_оксндные рцаы

Сплошные медно-колчеданные _и колчеданные руды \

100 О 1

О Рцдокласты

□ Вкрапленная пиритизация

метасоматоза '

Рис. 1. Схема минералофизической зональности колчеданной залежи. Справа - графики изменения суммарного коэффициента термо-эдс., мкВ/°С (1) и эквивалентного удельного электрического сопротивления (2) Фактическая основа - результат минералофизического картирования Худесского месторождения (Северный Кавказ)

рый представлен сажистыми разновидностями. Пирит обладает емкой минералогической памятью, он способен фиксировать наложенные син- и эпигенетические трансформации даже в пределах одного зерна-кристалла. В соответствии с изменениями содержания морфогенетических разностей пирита изменяется гранулометрический состав базиса руд от тонкодисперсных и тонкозернистых руд (диаметр зерен 5-КГ6 - 3-10" 4 м) в кровле, до грубо- и крупнозернистых руд (диаметр 1,5-10-3 - 8-10'3 м) в подошве. Зональность пири-тов кровли исключительно 1-го типа с числом зон роста 8 - 12 штук. Пириты подошвы имеют смешанную зональность 1 и 2-го типов, а число зон достигает 600. Направленно меняется твердость и хрупкость пиритов руд, от мягких (твердость 5,7'102-1,03-103 МПа) пиритов кровли до хрупких и твердых (1,59-103 —

1,77-103 МПа); что обусловлено деградацией с глубиной гидротермально-осадочного и диагенетического генетических типов пирита (рис. 2).

Полупроводниковые свойства пиритов кровли обнаруживают однозначную дырочную проводимость, а пириты подошвы имеют электронный тип проводимости, электрические свойства также закономерно изменяются от кровли к подошве (рис. 1).

В качестве завершающего общего вывода следует отметить, что в большинстве случаев минеральная и минералофизическая зональность колчеданных объектов демонстрирует отчетливо выраженную асимметричность в пределах вскрытых рудных разрезов. Максимально эта асимметрия проявляется в направлении от кровли к подошве залежи по градиенту минералогенетических показателей.

Эти показатели демонстрируют отчетливо выраженные градиенты; при этом знак градиента может определяться зависимостью конкретной характеристики от степени зафиксированных на уровне минерала син- и эпигенетических трансформаций. Выявленная тенденция может иметь решающее значение при локальном прогнозировании латентного оруденения, которое на начальных стадиях геологического изучения объекта в лучшем случае бывает вскрыто в случайных разрезах фрагментарно. Знание зональности может дать возможность определить нужное направление дальнейших геологических работ в принципе по двум точкам рудной минерализации. Результаты микротвердостного, микроморфогенетического, термобарогеохимического картирования являются своего рода основанием, уже достаточным для некоторых более или менее предварительных выводов о зональном распределении технологических типов и сортов руд в пределах рудной залежи и месторождения в целом. Выявленная генетическая зональность физических свойств пирита может позволить обосновать прогноз результатов рудоподготовки и флотации до проведения технологических испытаний.

Развитие генетических типов пирита, %

Рис. 2. Минералофизическая зональность колчеданной залежи. Урупское месторождение, скв. № 2715. Масштаб условный. Линии соответствуют полиномиальным трендам развития генетических типов пирита: пунктир — осадочно-диагенетического, серая - гидротермально-метасоматиче-ского, сплошная - метаморфогенного

Литература

1. Зайков В.В., Масленников В.В. Н Докл. АН СССР. 1987. Т. 293. № 1.С. 181-184.

2. Масленников В.В. Седиментогенез, гальмиролиз и экология колчеданоносных палеогидротермальных полей (на примере Южного Урала). Миасс, 1999.

3. Масленников В.В., Зайков В.В. // Кремнисто-железистые отложения колчеданоносных районов. Свердловск, 1991. С. 211-226.

4. Продукты разрушения гидротермальных построек в колчеданоносных районах /Под ред. В.В. Зайкова и

B.В. Масленникова. Свердловск, 1991.

5. Богуш И.А. II Докл. АН СССР. 1976. Т. 229. № 2.

C. 425-427.

6. Богуш HA. II Диагностика и диагностические свойства минералов. М., 1981. С. 231-237.

7. Богуш И.А. И Руды и металлы. 1994. № 3-5. С. 89-96.

8. Богуш И.А., Василенко В.Н., Бурцев А.А. II Геология,

поиски и разведка месторождений Урала: Межвуз. на-уч.-темат. сб. Свердловск, 1987. С. 35-38.

9. Богуш И.А., Бурцев А.А. II Тез. докл. межгосудар. минералог. сем. Май 1995 г. / Ин-т геологии Уральского от-

деления АН. СПб., 1995.

10. Богуш И.А. и др. Методы рудно-минералогического моделирования и локальный прогноз колчеданного оруденения. Новочеркасск, 1991. С. 5.

11. Бурцев А.А. II Новые идеи в науках о Земле: Тез. докл. V Междунар. конф. М., 2001. С. 189.

12. Богуш И.А., Бурцев А.А. II Поисковая минералогия: современное состояние и перспектива развития. Алма-Ата, 1987. Т. 1. С. 71-72.

13. Богуш И.А., Старостин В.И. II Геол. рудн. месторожд. 1982. Т. 24. № 1.С. 93-98.

Южно-Российский государственный технический университет (НПИ)

73

21 марта 2003 г.