книги из ГПНТБ / Добровольская, М. Г. Минеральные ассоциации и условия формирования свинцово-цинковых руд

окислительно-восстановительный потенциал. Известно (Бетехтин, 1955), что образование сульфидов цинка и железа указывает на высокую концентрацию серы в момент их кристаллизации, которая достигается вследствие постоянной диссоциации серово­ дорода. Повышение диссоциации H2S в свою очередь связано с понижением температуры рудообразующего раствора и повыше­ нием щелочпости. Этими Hie причинами, по-видимому, в ряде случаев и объясняется отсутствие в рудах пирротина в ассоциа­ ции со сфалеритом. В. В. Щербина и К. И. Якубович (1963) отмечают, что при повышении парциального давления серы в си­ стеме FeS — ZnS происходит образование пирита за счет свое­ образного «экстрагирования» сернистого железа из (Fe, Zn)S. По­ нижение парциального давления серы приводит к отложению пирротина.

А. X. Кларк (Clark, 1965), А. А. Куденко и В. П. Стеценко (1966), основываясь па термодинамических расчетах, полагают, что ни пирротип, ни троилит не могут существовать с пиритом даже при очень низких температурах. Однако в ряде экспери­ ментальных работ последних лет по системе ZnS — FeS — S (Bo­ orman, 1967; Scolt, Barnes, 1971) содержатся даппые, позволяю­ щие им утверждать, что пирит, пирротип и сфалерит могут на­ ходиться в равновесии, а, следовательно, сосуществовать, не замещая друг друга, при температурах около 300° С. Совсем не­ давно были опубликованы очень интересные результаты изучения ассоциаций и состава сфалерита из геотермального поля Бродлеид в Новой Зеландии (Browne, Lovering, 1973). Здесь в ассоциации со сфалеритом постоянно находится пирит, а в от­ дельных участках при температурах 219 и 253° С и давлении соответственно" 73,5 н 91,7 бар — пирротин. Указывается также, что при температурах 140 и 160° С и давлении 60,3 и 58,6 бар сфалерит находится в ассоциации только с пиритом и галенитом.

Все это не дает еще достаточных оснований считать пирро- тнп-сфалеритовый парагенезис, присутствующий в ряде место­ рождений Восточного Забайкалья, более ранним, чем пирит-сфа- леритовый, или отделять по времени образования пирит от сфа­ лерита. Возможно, что несущественные различия в физико-хими­ ческих условиях образования минеральных парагенезисов приво­ дили к тому, что в некоторых месторождениях происходило совместное отложение пирротина, пирита и сфалерита, в других же — отложение пирротипа предшествовало пириту. Косвенные признаки присутствия в рудах пирротина (пластинчатые псевдо­ морфозы пирита с марказитом), а также нахождение его в виде эмульсиевидной вкрапленности в сфалерите отмечаются очень часто.

Несомненно, в процессе отложения минералов первой стадии на описываемых месторождениях имело место изменение условий, в частности кислотности-щелочности раствора. Об этом можно су­ дить по соотношениям минералов, описанным ранее. Вследствие

171

изменения pH раствора, понижения температуры и колебаний концентраций главных компонентов образовалось несколько мор­ фологических разновидностей одного и того же минерала (пири­ та, арсенопирита, сфалерита, кварца, карбоната). Следует отме­ тить, что все сказанное в отношении растворов, несущих железо и цинк, справедливо как для условий формирования ранппх ми­ неральных парагенезисов в карбонатных породах, так в извест­ ной мере и для этих же парагепетических ассоциаций, отлагаю­ щихся в жильных месторождениях среди силикатных пород. Раз­ личия часто заключаются в количественных соотношениях от­ дельных металлов и серы в растворе.

Вторая рудная стадия представлена различными минеральны­ ми парагенезисами в зависимости от месторождений: бурпопитгаленитовым (Шахтаминское месторождение), сфалерит-галеин- товым (Ново-Широкинское), галеннт-джемсонит-буланжеритовым (Центральное), геокронит-буланжерит-галеиитовым (Благодат­ ское и Воздвиженское месторождения), мепегинит-буланжерито- вым (Михайловское, Северо-Акатуевское месторождения). Раст­ воры этой стадии в большинстве месторождений резко отличают­ ся от более ранних по составу и характеризуются высокими концентрациями свинца и сурьмы.

По данным Б. И. Малышева и И. Л. Ходаковского (1964), увеличение pH (выше 7) вызывает резкое уменьшение количест­ ва растворепного свинца. Образование галенита и избирательное замещение им ряда минералов обусловлено повышением концент­ рации ионов серы в растворах, вызванным увеличением их ще­ лочности и растворением более ранних сульфидов, преимущест­ венно сфалерита, чем и объясняется такое интенсивное замеще­ ние пирит-сфалеритовых агрегатов минералами свинца (сульфоантимонидами и галенитом).

Экспериментальные работы по синтезу некоторых сульфоантимонидов свинца, произведенные С. К. Робинсоном (Robinson, 1948) и Г. П. Лисецкой (1954), показали, что сульфосоли легче отлагаются из щелочных и в различной степени сернистых раст­ воров. При этом Лисецкая указывает на среднюю величину pH, равную 9.

Образование сульфосолей сопровождается реакцией типа

Sb2S3 + S^2SbS2или 2Sb3++ 4S2-^2SbS2- и при рН >8 — реак­ ция сдвинута вправо — отлагаются сульфоантимониды. При pH < 8 — реакция сдвинута влево — отлагается галенит. Исходя из этого, вполне вероятно образование галенита и сульфосолей свинца в одну стадию.

Резкое повышение щелочности во второй период минералообразования способствует интенсивному растворению кварца и переотложению его в виде метакристаллов в конце первой — нача­ ле второй стадии, что в свою очередь частично понижает pH растворов и создает условия для отложения галенита. Фактиче­ ские данные подтверждают это. Так, в большинстве случаев вы-

172

делению галенита предшествует образование метакристаллов кварца и пространственно они связаны друг с другом. Часто на­ блюдаются признаки более раннего отложеиия галенита по срав­ нению с сульфоаптимонидами свинца, в частности с геокронитом или буланжеритом, но при этом явное замещение одного минера­ ла другим не отмечается.

Высокощелочпая среда оказывается неблагоприятной для су­ ществования сфалерита и приводит к растворению и переотложению его либо непосредственно в местах отложения минералов свинца, либо на некотором расстоянии, вследствие чего возника­ ют зоны «очищенного» и перекристаллизовапного сфалерита. Переотложепие сфалерита в виде светлых колломорфных агрегатов в локальных участках указывает на пересыщение растворов цин­ ком за счет растворения раннего железосодержащего сульфида цинка, а не поступления новых порций, как полагают некото­ рые исследователи, выделяя поздний сфалерит. С выпосом же­ леза из сфалерита и частичным растворением ранпих сульфидов связаны топкие пнрит-арсепопнритовые прожилки, субмикроско­ пическая вкрапленность и метакристаллы, развитые в массе сфа­ лерита и главным образом вблизи и по границе с галенит-суль- фоантимонидпыми агрегатами.

Интенсивные преобразования в рудах вследствие воздействия поздних щелочных растворов на ранние минеральные парагенези­ сы, по-видимому, могли происходить не только вследствие из­ менения состава и кислотности — щелочности растворов, но и повышения температуры. С. К. Робинсон (Robinson, 1948) экс­ периментально показал, что комплексные соединения свинца и сурьмы могут быть получены из щелочных растворов в интерва­ лах темпера'тур 215—415° С при давлении 2000 кгс/см2. Он от­ мечает, что сульфоаптимониды легче образуются при более вы­ соких температурах, чем галенит или стибнит.

Несмотря на то, что Г. П. Лисецкой получены сульфосоли в условиях обычных температур, но из сильнощелочных раство­ ров, по ряду косвенных признаков можно предположить сущест­ вование в начале второй стадии повышенных температур. В даль­ нейшем процесс шел с понижением температуры.

Высокая концентрация серы в растворе и восстаповительная среда благоприятствовали широкому образованию поздних метасоматических прожилков и метакристаллов пирита и арсенопи­ рита в сфалерите и галените. При этом для их возникновения совсем не обязателен был привнос раствором сульфидной серы, как полагает Л. В. Чернышев (1964), описывая условия образо­ вания аналогичной ассоциации на Северо-Акатуевском месторож­ дении.

А. Г. Бетехтин (1955) и В. Г. Боголепов (1965) считают, что метакристаллы могут возникать при незначительной разнице в pH раствора, но существенном различии в его составе вслед­ ствие изменения концентраций отдельных компонентов. Поэтому

173

О ЗОНАЛЬНОСТИ ОРУДЕНЕНИЯ В МЕСТОРОЖДЕНИЯХ, ЗАЛЕГАЮЩИХ В КАРБОНАТНЫХ ПОРОДАХ

На примере изучения зональности рудоотложения в Благо­ датском и Екатерино-Благодатском месторождениях нетрудно убедиться, как необходимы правильное выделение минеральных парагенезисов и выявление закономерностей их развития в руд­ ных телах.

На большинстве эксплуатируемых свинцово-цинковых место­ рождений Восточного Забайкалья в ближайшее время добыча руды будет производиться со значительных глубин, поэтому во­ прос о вертикальном размахе оруденения для разработки мето­ дов поисков и детальной разведки скрытых рудных тел приобре­ тает важное значение. Без правильного представления о зональ­ ности месторождения эти вопросы не могут быть удовлетвори­ тельно решены.

Зональная смена вещественного состава свинцово-цинковых месторождений наблюдается довольно часто. О. Д. Левицкий и В. И. Смирнов (1959, 1963) указывали, что многие свинцовоцинковые жилы вверху переходят в баритовые, реже в сущест­ венно флюоритовые.

1963; Талдыкина, 1959).

Некоторые сведения о зональности на Благодатском и Екате­ рино-Благодатском месторождениях имеются в работах К. Ф. Куз­ нецова ~(1963), А. И. Кулагашева и др. (1963, 1966), Ф. В. Ка­ минского и др. (1967), Е. В. Янишевского (1966г). К. Ф. Куз­ нецов справедливо отмечает, что, по существу, невозможно уста­ новить какую-либо закономерную смену состава руд по отношению к интрузивным образованиям или к круппым тектоническим структурам. Вместе с тем в рудных телах Екатерино-Благодат- ского месторождения, по его данным, наблюдается обратная и концентрическая (горизонтальная) зональность. А. И. Кулагашев, высказывая предположение о сближении месторождений в целом и отдельных рудных тел на глубине, считает, что более ранние парагенетические ассоциации минералов, образующие массивные руды, развиты «ближе всего к гипотетической корневой части», а более поздние ассоциации, слагающие прожилково-вкрапленные руды — па флангах.

Е. В. Янишевскип полагает, что для Благодатского месторож­ дения характерна обратная вертикальная зональность, подобно установленной К. Ф. Кузнецовым (1963) па Екатерино-Благодат­ ском месторождении.

Имеющийся фактический материал позволяет выявить ряд за­ кономерностей в распределении различных по составу минераль­ ных ассоциаций, а также в поведении главных и второстепенных

175

элементов в рудах и заставляет критически подойти к некоторым существующим представлениям о зональности рассматриваемых месторождений.

Стадийность процесса рудообразования, различные структурно­ литологические условия, в которых формировались рудные тела, наложение поздних минеральных парагенезисов на ранние, пе­ рераспределение рудного вещества в результате внутрирудного метаморфизма оказали влияние на зональность месторождений в целом и отдельных рудных тел, предопределив неравномерное распределение отдельных парагенетических ассоциаций и фаци­ альные изменения в их составе.

Зональность на Благодатском и Екатерино-Благодатском ме­ сторождениях в целом обусловлена двухстадийным поступлением рудных гидротермальных растворов разного состава. Последова­ тельное выделение парагенетических ассоциаций от наиболее ран­ них в нижних частях месторождений к наиболее поздним в их верхних частях характеризует прямую вертикальную зональность. Различные гипсометрические уровни вскрытых рудных тел, их кулисообразное расположение часто затрудняют установление ко­ личественных соотношений главных парагенетических ассоциаций минералов на отдельных горизонтах в этих рудных телах. Однако выявление общих закономерностей в распределении основных ми­ неральных парагенезисов и учет данных предыдущих исследова­ ний (Кузнецов, 1963; Шолкин, Ленок, 1963 и др.) показало, что на верхних горизонтах развита преимущественно сульфоантимо- нид-галенитовая парагенетическая ассоциация с неравномерным распределением галенита в отдельных участках. Богатые галенитовые, геокронитовые и буланжеритовые руды, в ряде случаев сложные по составу сульфоантимонидовые распространены в верх­ них частях и других месторождений Приаргунской зоны (Ива­ новское, Михайловское, Центральное, Акатуевское и т. д.).

На средних горизонтах наблюдается наложение поздней суль- фоантимонид-галенитовой на раннюю пирит-сфалеритовую парагенетическую ассоциацию, в результате чего образуются много­ компонентные руды. О главной роли того или иного минерала в этом случае говорить трудно, хотя приближенный минеральный подсчет показывает, что содержание сульфоантимонидов свинца в значительной мере падает по сравнению с верхними горизон­ тами, несколько увеличивается количество сфалерита и галенита.

На нижних горизонтах рудные тела сложены преимуществен­ но минералами ранней парагенетической ассоциации с перемен­ ными количествами пирита и сфалерита. Чаще всего в серых доломитах с большим содержанием углисто-глинистого вещества преобладает пирит, в светлых окварцованных разностях доломи­

176

Выявленная вертикальная зональность в распределении паратенетических минеральных ассоциаций обусловила закономерное изменение с глубиной среднего содержания основных компонен­ тов — свинца и цинка, а также их соотношения.

Как видно из графика (фиг. 10), для сложных трубообраз­ ных рудных тел, по данным М. А. Свирского и Ю. В. Киселева (Добровольская и др., 1968), максимальное содержание свинца

Фиг. 10. Распределение парагсиетических минераль­ ных ассоциаций и соотно­ шение свинца (1 ) и цинка ( 2 ) в рудном теле 26 (Ека- терпно-Благодатское место­ рождение), вертикальный разрез

1— сульфоантимонид - галенитовая ассоциация;

2— пирит-сфалеритовая ассо­ циация;

S — существенно пиритовые руды с незначительными скоплениями сфалерита

отмечается в верхней части рудного тела, а отношение цинка к свинцу здесь 1,5 : 1. Ниже первого горизонта (609 м) в местах развития минералов пирит-сфалеритовой стадии соответственно снижается содержание свинца и увеличивается содержание цин­ ка. При этом отношение цинка к свинцу достигает 2,5 : 1. И, на­ конец, на глубоких горизонтах (гор. 525 м) в участках преиму­ щественного распространения пирита ранней стадии довольно резко снижается содержание свинца и цинка. В связи с наличием большого количества скрытых рудных тел, расположенных на различных гипсометрических отметках, в целом на Благодатских месторождениях с глубиной происходит падение среднего содер­ жания свинца и выравнивание соотношений отдельных компонен­ тов. Уменьшение с глубиной интервала распространения минера­ лов сульфоантимоннд-галенитовой стадии и увеличение количест­ ва пирита в пирит-сфалеритовой стадии приводит к тому, что падение среднего содержания на 100 м составляет для свинца

0,6%, а для цинка 0,4%.

Определенный интерес представляют особенности распределе­ ния с глубиной некоторых второстепенных и редких элементовпримесей в рудах. Так как верхние горизонты месторождений

177

выводы

1.Рассмотрены две группы месторождений Восточного За­ байкалья. К первой группе относятся собственно свинцово-цин­ ковые месторождения, залегающие в близких по составу карбо­ натных породах, но в различных структурно-тектонических условиях, ко второй — молибденовое и золото-полиметаллическое месторождения с наложенной галенит-сфалеритовой минерализа­ цией, залегающие в алюмосиликатных породах и резко отличаю­ щиеся от первой группы тектоническим положением. Несмотря на существенные различия в геолого-структурной позиции, ме­ сторождения этих двух групп близки по возрасту, за исключе­ нием Северо-Акатуевского, которое, по данным И. II. Томсона и др. (1966), несколько моложе.

2.Изученные месторождения характеризуются близкими по составу парагепетическими минеральными ассоциациями, отлага­ ющимися в определенной последовательности. На основании текстурно-структурных особенностей руд, а также типоморфизма главных рудообразующих минералов предложены критерии выде­

ления минеральных парагенезисов и показано, что в главнейших месторождениях Восточного Забайкалья основными парагенетпческими ассоциациями являются кварц-пиритовая с молибденитом или золотом самородным, кварц-пирит-арсенопиритовая (I) с тур­ малином или касситеритом, пирротин-сфалеритовая, пирит-сфа- леритовая, тетраэдрит-станнин-халькопиритовая, галенит-сфалери- товгя, кварц-арсенопирит-гшритовая (И ), кварц-карбонатная (I), сульфоантимонид-галенитовая, карбонат-сульфоаитимонидовая, кварц-доломит-пирит-арсеиопиритовая (III), кварц-карбонатная, кварц-карбопат-антимонитовая.

3. В зависимости от литологического состава вмещающих по­ род, глубины формирования месторождений, состава и темпера­ туры рудообразования выделенные парагенетические ассоциации различаются по минеральному составу и строению минеральных агрегатов, количественным соотношениям главных рудообразую­ щих минералов и их ттшоморфным особенностям.

Ранняя пирит-арсенопиритовая (I) ассоциация широко прояв­ лена в рудах Центрального месторождения. Сульфоантимонид-га­ ленитовая ассоциация наиболее развита в рудах Благодатского, Екатерино-Благодатского и Воздвиженского месторожденттй. Ран-

179

няя пирит-сфалеритовая парагенетическая ассоциация в Михай­ ловском месторождении представлена своеобразными пирит-марка- зит-сфалеритовыми агрегатами. Руды Северо-Акатуевского место­ рождения характеризуются почти мономинеральными парагене­ зисами: сфалеритовым и галеиитовым. Для Шахтаминского и Ново-Широкинского месторождений типично развитие медьсодер­ жащих парагенезисов: кварц-сфалеритовый с блеклой рудой и галенитом, бурпонит-галенитовый (Шахтаминское месторождение) и кварц-халькопирит-пиритовый (Ново-Широкинское месторож­

от морфологических особенностей рудных тел и роли органиче­ ского вещества в измененных доломитах. В трубообразпых руд­ ных телах Благодатских месторождений в составе ранних парагенезисов преобладает пирит, поздних — галенит; в жилообразпых, заключенных в чистых мраморпзоваппых доломитах, в ран­ ней ассоциации преобладает сфалерит, в поздних — буланжерит

иарсенопирит.

4.Главные рудообразующие минералы, входящие в состав вы деленных парагенезисов, сфалерит, галенит, пирит имеют четко

выраженные типоморфные особенности, проявленные в составе примесей, физических ‘свойствах, структуре агрегатов и морфо­ логии выделений. Наибольшей неоднородностью состава характе­ ризуются сфалериты и галениты руд Благодатских месторожде­ ний, что обусловлено внутрирудным и пострудным метаморфиз­ мом. Главной типоморфной особенностью сфалерита в место­ рождениях среди карбонатных пород является содержание железа и олова. Наибольшее количество железа установлено в сфалерите Михайловского месторождения. Наибольшее количество олова — в сфалерите Благодатского месторождения, где оно связано со стан­ инном — продуктом распада твердого раствора. Для сфалерита Северо-Акатуевского местороягдения характерны повышенные ко­ личества железа и марганца. В сфалерите Шахтаминского ме­ сторождения почти нет железа. Для него типичны примеси ртути, кобальта, галлия. Свойства сфалерита (а0, плотность, микротвер­ дость) являются функцией содержания железа, марганца, ртути и кобальта.

Типоморфным признаком галенита является постоянное при­ сутствие примесей серебра и сурьмы. Наибольшими количества­ ми их отличается галенит Благодатских месторождений, где они присутствуют в форме твердого раствора миаргирита и частично продуктов его распада. Содержания этих элементов в галените Шахтаминского и Ново-Широкинского месторождений значитель­ но меньшие, и не всегда выявляется корреляционная связь их.

В галените названных месторождений обнаружены также висмут

ителлур. В благодатских и михайловских рудах в галените при­ сутствуют олово, кадмий, медь; в благодатских еще и таллий.

180