Материал для дополнительного чтения

Кора выветривания Учалинского месторождения

Пример металлоносной коры выветривания по околорудным метасоматитам колчеданного месторождения – кора выветривания в рудном поле Учалинского медноколчеданного месторождения. В зоне окисления колчеданных руд (центральная часть месторождения), располагалась залежь золота, одна из бога­тейших на Урале (12468 кг добытого золота при среднем содержании 11 г/т). Временем её открытия считается 1940 г., хотя представления о значительных перспективах золотоносности «объекта Ушалы» изложены в материалах треста «Башзолото» за 1936 г. (доклад Ф. А. Ульмасова). Сами бурые железняки известны с XIX века.

В залежи выде­лялись «железная шляпа», сложенная бурыми железняками и песчано-глинистым мате­риалом, подзона выщелачивания (кварц-баритовые пески с содержанием золота 22 г/т, а также до 529 г/т серебра) и сульфидная сыпучка. Подошва зоны окисления располагалась на глубине до 70 м. Ниже её до глубины 120 м находилась зона вторичного сульфидного обогащения.

И.И. Гинзбургом (1951 ф) установлены сложные пространственные и вещественные взаимоотношения бурожелезняковой залежи и вмещающей её коры выветривания. Учитывая особый интерес современной промышленности к золотосодержащим корам выветривания, следует рассмотривать месторождение как эталонный объект. И.И. Гинзбургом отмечено преобладающее развитие коры в логах и низменностях, в меньшей степени на склонах (в силу большей сохранности от эрозионного среза) и практически полное ее отсутствие на выступающих формах современного рельефа. Наивысший абсолютный уровень коры выветривания 570-605 м. Этим исследователем выделяются монтмориллонитовый и каолинитовый профили выветривания. Первый, по мнению И.И. Гинзбурга, присущ площадным корам, возникшим в условиях щелочной среды, вызванной преобладанием относительно сухого климата. Второй, формируемый в условиях кислой среды, в пределах рудного поля тяготеет к низам коры выветривания, отличающимся высокой концентрацией сульфат-ионов за счет окисления колчеданной залежи. Минеральный состав монтмориллонитового горизонта коры характеризуется развитием (в порядке убывания) гидрохлорита, гидроокислов железа и марганца, монтмориллонита, бейделлита, керолита, галлуазита, нонтронита с реликтовыми исходными силикатами - хлоритом, роговой обманкой и полевыми шпатами. Для каолинитового горизонта характерны гидрослюда, гидрохлорит, гидроокислы железа и марганца, каолин, водные сульфаты железа, алюминия, кальция, реликты серицита, альбита, серицита, хлорита. Как следует из относительной распространенности гипергенных минералов и наличия реликтовых силикатов, кора отличается низкой степенью зрелости процессов химического выветривания. Монтмориллонит и каолин в данном случае являются лишь индекс-минералами геохимических фаций корообразования, не будучи ведущими компонентами выделенных профилей.

Наряду c климатическими и геохимическими условиями корообразования, состав гипергенных продуктов определяется также типом исходных пород. Монтмориллонитсодержащий тип выветрелых пород развивается предпочтительно по основным вулканическим породам, каолинсодержащий – по кислым.

Детальное изучение состава коры выветривания и залежи окисленных руд Учалинского месторождения позволило И.И. Гинзбургу сделать вывод о наличии в истории развития рельефа не менее 2 длительных фаз стабилизации уровня грунтовых вод и соответствующих им фаз проработки зоны окисления, отраженных наличием в разрезе последней двух баритовых горизонтов. Близ уровней грунтовых вод, выше границы окислительной и восстановительной обстановок происходило осветление (выщелачивание) пород и руд. Выше, в зоне аэрации и капиллярного подъема грунтовых вод, накапливались гидроокислы железа и ярозит с интенсивным обохриванием пород. Из «надрудной» коры, перекрывающей железную шляпу, шла нисходящая миграция в последнюю кремнезема, щелочных земель, бария, окислов железа, алюминия и марганца, а также части цветных и благородных металлов, включая золото. Вероятно, такое же нисходящее перераспределение золота могло иметь место и в остальной части коры выветривания, с его накоплением в низах разреза на окислительно-восстановительных барьерах.

Образование коры выветривания началось раньше, чем формирование «железной шляпы» и продолжалось синхронно с последней. По мнению И.И. Гинзбурга, реликты коры на отметках около 600 м имеют мезозойский возраст, на поверхности выравнивания 550-560 м развита миоцен-плиоценовая кора, возраст зоны окисления плиоценовый.

Соотношения «околорудной» коры выветривания и залежи окисленных руд Учалинского месторождения имеют следующие особенности. Первая, развитая по метасоматически измененным вмещающим породам, не только окаймляет с боков, но и большей частью перекрывает окисленные руды, предохраняя их таким образом от эрозии. Выход на поверхность бурых железняков из-под глин наблюдался только в центральной части рудной залежи, крылья и фланги которой были «слепыми». Кора выветривания, развитая по рудовмещающим породам с вкрапленностью сульфидов, характеризующаяся разными соотношениями лимонита и глинистых минералов (в зависимости от густоты первичных сульфидов), на удалении от рудной залежи сменялась обычными слабо ожелезненными глинами.

Минералого-геохимической особенностью окисленных руд являлась их обогащенность ртутью в форме тонкой вкрапленности киновари, в 1940-ые годы извлекаемой попутно с золотом. Вещественный обмен между богатыми рудами и корой выветривания привел к заражению коры ртутью на расстоянии до 300 м от рудной залежи. За счет инфильтрации бария, присущего не только окисленным и колчеданным рудам, но и вмещающим породам (в пересчете на BaSO₄ – 2,1 % в измененных кислых породах и 1,04 % - в базальтах), околорудная кора оказалась также насыщенной мелкими зернами барита. Высокие содержания в легко мигрирующих рудничных водах месторождения меди, цинка, свинца, мышьяка, золота и серебра определяют аномальный фон этих элементов также и в коре выветривания. Часть концентраций этих металлов унаследована корой выветривания от первичного их содержания в околорудных метасоматитах. Концентрация олова в коре выветривания не изучена, но его повышенные содержания в бурых железняках в виде тонкозернистого касситерита позволяют предполагать таковые и в коре выветривания.

Химический состав подзоны выщелачивания Учалинского месторождения (Шафеев, 1942 ф) следующий (в %): баритовые пески SiO₂ 11,15, Al₂O₃ 13,2, Fe₂O₃ 25,08, CaO 10,4, MgO 0,25, BaSO₄ 49,56, S общ. 1,06, As 0,85, Cu 0,14, Pb 0,24, Se 0,005, Sn 0,09, Ag 119 г/т, сульфидная сыпучка: SiO₂ 6,25, Al₂O₃ 9,5, FeO 22,4, CaO 0,4, MgO 0,23, BaSO₄ 40,1, S общ. 19,1, S сульфатная 0,02, As 0,7, Cu 0,18, Pb 0,25, Sn 0,08, Ag 286 г/т. Минеральный состав окисленных руд в целом (в порядке убывания): гипергенные - гетит, лимонит, гидрогематит, барит, ярозит, малахит, азурит, англезит, алунит, гипс, окислы марганца, сера, церуссит, свинцово-серебряные охры; реликты первичных и вторичных сульфидов - пирит, халькопирит, сфалерит, арсенопирит, джемсонит, ковеллин, киноварь, сульфоантимониты свинца, базовисмутит; акцессории – шеелит, флюорит, касситерит, лейкоксен, ильменит, хромит, вольфрамит, циркон; самородные золото и серебро. Обращают внимание повышенные концентрации олова (до 0,1 %), обусловленные наличием тонкозернистого касситерита (Шафеев, 1941 ф).

Основная часть частиц золота в зоне окисления имеет размер до 10 микрон, состоит из 100 и более элементарных ячеек и по своей величине находится между коллоидными и молекулярными размерами частиц. По данным Х.А. Шафеева (1941ф) многочисленные частицы размером 0,01х0,01 - 0,18х0,1 мм присущи баритовой сыпучке, с преобладанием золотин размером 0,01-0,02 мм (в среднем 1-5 золотин на один полированный шлиф из концентрата сыпучки). Форма их неправильная, угловатая, реже изометричная или в виде крючков и нитевидных чешуек. Золото чистое, свободное, тонкозернистое, без пленок и сростков, соломенно-желтого цвета, реже высокосеребристое белого оттенка. Основная часть золота распылена в тонких классах, что доказывается пробирными анализами иловой фракции руды, отмытой от крупных частиц. Сходный размер частиц золота установлен в валовой пробе из отвала вскрыши окисленных руд месторождения (породы коры выветривания), отобранной ГУП УКГЭ «Уралзолоторазведка» и изученной ОАО «Институт Унипромедь». Большей частью золото в коре дисперсное, единичные частицы достигают размера 100 микрон. Одна из обнаруженных золотин имеет химический состав, соответствующий электруму.

Вместе с тем при разработке окисленных руд отмечались отдельные самородки золота. По-видимому, в донных отложениях озера Мал. Учалы, сопряженного с залежью окисленных руд, присутствовало россыпное золото – на планах горных отводов 1880-ых годов оно показано, как площадь, заявленная для золотодобычи (Кузнецов, 1937 ф). Таким образом, налицо тенденция укрупнения в зоне окисления тонкодисперсных частиц золота, присущих первичным рудам, хотя доля крупных частиц в общей массе золота, очевидно, мала.

В бурых железняках Учалинского месторождения отмечено высокое отношение кобальта к никелю (2-23), что может быть использовано для распознавания бурых железняков по сульфидным рудам от таковых по ультрабазитам, где отношение обратное.

Вышеотмеченная золотоносность выходящих на поверхность околорудно измененных пород, объем которых значительно превышает таковой колчеданной залежи, обосновывает перспективы линейно-площадной коры выветривания, вмещавшей богатые окисленные руды. Часть потенциально золотоносных образований дресвяно-песчано-глинистой коры выветривания складирована в отвал вскрыши карьера разработки окисленных руд. Валовой пробой ГУП УКГЭ «Уралзолоторазведка» весом 200 кг в них установлено содержание золота 0,7 г/т.

По данным Х.А.Шафеева (1941 ф), площадная кора выветривания, сложенная ярко-красными, желтыми, розовыми, охристыми, пятнистыми щебнистыми глинами, мучнистыми, пористыми и жирными, широко развита на север и юг от месторождения. В составе коры наряду с гидрослюдой, кварцем, реликтами силикатов (хлоритом, серицитом и др.) развиты новообразованный полупрозрачный опаловидный кварц, нередко с образованием окремненных горизонтов, а также ярозит, лимонит, каолин, монтмориллонит. Принимая во внимание избирательное развитие коры выветривания по раздробленным сульфидизированным породам, несомненно обогащенным золотом, зона гипергенеза Учалинского рудного поля в целом представляет значительный интерес и заслуживает поисковой оценки. По аналогии с залежами окисленных руд традиционного типа «железных шляп», можно ожидать перераспределение золота в коре выветривания по вертикали, с его максимальным накоплением в окремнелых горизонтах в низах разреза.

Приведенные факты обосновывают прогноз гипергенной золотоносности на значительной площади рудного поля к югу и северу от месторождения.