книги из ГПНТБ / Формационный метод в прогнозе и изучении месторождений горнохимического сырья

4. Сера явнокристаллическая, прозрачная с небольшой при месью (10—20%) пелитоморфной модификации. Строение ее пре­ имущественно крупно- и разнозернистое (0,30—2,0, редко до 4,1 мм), участками переходящее в мелко-(0,07—0,30 мм) и тонко­ зернистое (0,02—0,04 мм). Такая сера возникла при перекристал­ лизации вышеописанных разновидностей, давая иногда с ними по­ степенные переходы. Ассоциируется с вторичным перекристаллизованным кальцитом и целестином, нередко связана с мелкой кавернозностью и составляет не более 15—20% общего количества серы (рис. 46, 47).

Рис. 46. Вторичные гипс и целестин среди кальцита и серы. Ув. 83, без анализатора

а —кристалл вторичного гипса; б —сера явнокрнсталлнческая

(темное);в —целестин перекристаллизованныйг —;кальцит пелитоморфный.

■Очень редко в руде сохраняются реликты сульфатоносности, это единичные деформированные участки (2,5 мм) серы решетча­ того облика, в которых место гипса заняли среднезернистый каль­ цит или отдельные удлиненнотаблитчатые вкрапленники скрыто­ кристаллической серы с прямоугольными выступами, напоминаю­ щими таблицы ангидрита. Участки с призматическим включением темной серы в центре и расходящимися неясными лучами обнару­ живают сходство (возможно, случайное) со структурой ангидрита

(Рипун, 1961).

В рудах отмечаются также явно вторичные перекристаллизованные тропоморфные их формы, как правило, менее распростра­ ненные (Боголепов, 1965). К ним относится большая часть явно­ кристаллической серы, обычно частично ограненной, заполняющей небольшие каверны. Сера кристаллизуется почти всегда совместно

172

смозаичным среднезернистым кальцитом; содержит иногда его идиоморфные кристаллы, нередко с целестином, в редких случаях

сгипсом (см. рис. 46, 47). Перекристаллизованный целестин (0,10—0,40 мм) чистый, с отчетливой спайностью, полностью или

частично ограненный, иногда также образует идиоморфные вклю­ чения в сере. Перекристаллизованные, типоморфные формы серы, кальцита, отчасти целестина дают постепенные переходы к псевдоморфным и тонкозернистым, так как стадии возникновения и пе­ рекристаллизации этих минералов следуют друг за .другом.

Рис. 47. Крупнокристаллическое срастание гипса, каль­ цита и серы. Ув. 18, ник. +

а — кристаллы вторичного гипса; б —целестинв —кальцит; г; — сера явнокрнсталлнческая (темное).

Наибольший интерес представляет вторичный гипс, отмечаю­ щийся совместно с перекристаллизованной серой и сопутствую­ щими ей минералами. В некоторых скважинах Язовского место­ рождения с ненарушенным резким контактом в руде визуально наблюдаются крупные (до 10 см) белые, часто прозрачные кри­ сталлы гипса. Под микроскопом вторичный гипс весьма четко отличается от реликтов породообразующего, хотя встречается не­ редко в тех же шлифах. Он чистый, прозрачный, в небольших (до 0,4 мм) выделениях между серой и целестином монокристалличе­

7 мм) заполняют мелкие каверны в сере и характеризуются ксеноморфными очертаниями, так как оконтурены различными гранями, иногда с выступающими вершинами кристаллов серы, редко каль­ цита. Идиоморфные кристаллики целестина заходят изредка внутрь монокристаллов гипса, которые обнаруживают или одно­ временное, или близкое погасание (см. рис. 47).

173

Эти данные указывают на самую позднюю кристаллизацию гипса в кавернах после серы, кальцита и целестина. Такой гипс из свежих неизмененных руд не является, на наш взгляд, продуктом их окисления и разрушения. Он тесно связан с процессом сульфатредукции и, очевидно, выпадает на последних ее стадиях из остаточных растворов. Этот гипс также может подвергаться за­ мещению серой и кальцитом, что приводит в конечном итоге к пол­ ному его исчезновению. А. Ляшкевич (1956 г.) считает, что гипс, как и другие, минералы серных руд Польши, подвергался процес­ сам растворения и повторной кристаллизации, образуя в рудах и известняках крупные бесцветные индивиды. Д. С. Коржинский указывает на рост особо крупных кристаллов при метасоматозе в условиях общего растворения данного минерала, так как при растворении мелких зерен раствор остается еще пересыщенным по отношению к крупным. Э, Дегенс (1967) отмечает, что растворе­ ние, метасоматоз и переотложение минералов могут происходить на маленькой площади в пределах петрографического шлифа.

Приведенные данные указывают на происходившие в сформи­ рованных породах (гипсах и ангидритах) процессы замещения серой, кальцитом и целестином, часто с образованием псевдоморфных форм. Здесь отмечаются разные стадии псевдоморфтюго периода метасоматического минералообразования (Боголепов, 1965; Юшкин, 1968). В самих рудах отмечаются кристаллические формы тропоморфного периода перекристаллизации метасоматических образований, отчетливо проявляющиеся в мелких пустотках.

Четкие фрагменты структурного рисунка исходного ангидрита, отмечающиеся в сере и кальците, указывают на инфильтрационный, относительно медленный и постепенный характер метасома­ тоза в данных участках. Вся толща гипсов, подвергающихся сульфатредукции (Язов, Роздол, Подорожное, Щирец), является про­ дуктом гидратации ангидритов.

В настоящем разделе проблема происхождения серных место­ рождений Предкарпатского бассейна не решена. В разрезе серо­ носных толщ присутствуют и седиментационные известняки с се­ рой различного происхождения. Наши петрографические исследо­ вания подтверждают данные В. И. Колтуна (1966) о возможности преобразования сульфатных пород в серные руды. Для решения вопросов о масштабах развития таких метасоматических преобра­ зований и генезиса месторождений серы Предкарпатья необходимы углубленные исследования.

VI. Средневолжский сероносный бассейн и Прикаспий

Структурные и литолого-фациальные условия локализации серных руд Водинского месторождения

Рудоносный комплекс Водинского месторождения серы слага­ ется известняково-доломитовыми и сульфатно-карбонатно-глини­ стыми породами казанского яруса верхней перми. В разрезе ка­

174

занского яруса выделяются (снизу вверх): барбашинская, сорокинская, падовская, орловская, дубровинская и води мекая толщи. Барбашинская, падовская и дубровинская толщи известняково­ доломитовые. Остальные сульфатно-карбонатно-глинистые. Уста­ новлено, что серное оруденение приурочено к контактам карбо­ натных и сульфатных толщ. Сера размещается в карбонатных толщах. По условной индексации осерненных частей толщ, назван­ ных осерненными горизонтами, к дубровинской толще приурочены II и III, к падовской — IV и V горизонты (соответственно к кровле и подошве). На ряде участков отмечены раздувы мощности осер­ ненных горизонтов за счет протяжения оруденения в сульфатные толщи — водинскую (I горизонт), орловскую (горизонт ІІІ + ІѴ), сорокинскую (горизонт VI). В общем балансе месторождения за­ пасы таких участков составляют преобладающую долю; литологи­ ческий состав сульфатных толщ меняется и становится полностью или преимущественно известняковым.

дать факты, указывающие на значительную роль тектонической трещиноватости в размещении концентрации серы, а также в ло­ кализации закарстованных участков рудных тел.

При разработке I, II и IV горизонтов на Западном и Централь­ ном участках было установлено, что после тщательной выемки руды экскаватором поверхность дубровинской и падовской толщ оказывается неровной. На ней хорошо выделяются понижения, соответствующие увеличенной мощности оруденения. Понижения представляют симметричные углубления протяженностью 15— 80 м при ширине 1,5—3,0 м; углубления по центру достигают 0,5— 1,0 м (рис. 48). В характере серного оруденения в связи с указан­ ными понижениями отмечаются специфические особенности, кото­ рые не могли быть выявлены при буровой разведке. Дубровинская толща сложена битуминозными доломитизированными известня­ ками мощностью 6— 8 м. В средней и нижней части доломитизированный известняк местами переходит в доломит. В кровле частично перекристаллизован и осернен (II горизонт). Участки, в которых наблюдаются перекристаллизация и промышленное оруденение, выделяются в виде отдельных разобщенных зон. Эти зоны соответ­ ствуют указанным понижениям. Между ними содержание серы непромышленное (1,5—4,0%). В пределах понижений верхние слои мощностью 0,3—1,5 м имеют незначительное падение (до 10°) к осевой линии. Нижележащие слои залегают нормально. В раз­ резе толщи наблюдаются крутопадающие трещины прямоугольной формы и ниши, образовавшиеся в результате отрыва в месте пе­ ресечения двух взаимно перпендикулярных плоскостей. Плоскости трещин имеют неровную, местами волнистую поверхность, покры­ тую тонкой корочкой (1,0—1,5 мм) волокнистого гипса, между ними заключены мельчайшие кристаллы кальцита. Наблюдаются линзовидные прослойки кристаллической серы (5,0—10,0 см). Они

175

■ориентированы к центральной части понижения и выклиниваются в его пределах. Ниже осерненной части в толще прослеживаются крутопадающие трещины, заполненные глиной с обломками из­ вестняка. Вблизи этих трещин наблюдаются пустоты, выполненные кальцитом, серой и кремнем, ориентированные вдоль слоистости.

Понижения кровли дубровинской толщи отмечаются и на пло­

щади распространения непромышленного оруденения. Здесь они обязаны карстовым просадкам.

Рис. 48. Схематический план горизонта ІІІ + ІѴ

/ —скважина2; —осевые линии понижений кровли; 3 —участки с пониженным содержаниями серы4;—граница орловской толщи гипсового состава.

Падовская толща также слагается битуминозными доломити-

ностью 1,5—2,5 м. В других местах мощность составляет 0,3—1,0 м. Изучение понижений в верхней части толщи при отработке гори­ зонта и бурении скважин позволило выявить следующее. Глубина понижений в верхней части толщи 50 см. Угол падения слоев к осевой линии 10—15°. Каждый нижележащий слой погружается круче перекрывающего слоя (рис. 4 9 ).

176

Полости, образующиеся за счет неравномерного погружения смежных слойков (10—12 мм), заполнены серой. С удалением от разломной трещины разность в углах падения между смежными слойками уменьшается, соответственно уменьшается и мощность прослойков серы. На расстоянии 1,0—1,5 м от осевой линии пони­ жения сера образует вкрапления и гнезда по слоистости. С углуб­ лением в толщу от 0,5 до 1,5 м угол падения слоев к разломной

зоо°сз

Рис, 49. Зона оруденения IV горизонта (кровли падовской толщи)

/ —известняк доломитнзированный2 — ;включения кальцита (а) и кремня (б3 );— прослойки и включения серы4 —;прожилки (а —гипса, б —глины с обломками из­ вестняка);5 —•тонковкрапленная сера6 —;контуры понижений(а), разломная тре­

щина (б); 7 —гипс8;—мергель.

трещине увеличивается до 45—54°, иногда 68—70°. При увеличе­ нии угла падения слоев уменьшается расстояние от трещины, на котором происходит изгиб слоев. Каждый слоек имеет микросме­ щения, его отдельные прослоечки причудливо изогнуты. Простран­ ство между прослоечками заполнено кальцитом с гнездами и тонковкрапленной серой. В этой массе наблюдаются уплощенные, неправильной формы обломки известняка светлоили темно-корич­ невого цвета в зависимости от степени битуминизации (рис. 50). В краевых частях понижений вдоль слоистости развиты многочис­ ленные пустоты с кальцитом-и серой и линзовидные включения

кремня. Здесь наблюдаются секущие породы пологопадающие трещины, выполненные гипсом или глиной.

В падовской толще наблюдаются также крутопадающие тре­ щины, у которых слойки известняков не изменяют элементов за­ легания. Трещины выполнены гипсом, глиной с обломками извест­ няка, кремня, кальцита. Плоскости трещин покрыты налетом органического вещества черного цвета. Трещины сопровождаются минерализованными зонами шириной 1,0—1,5 м, характеризующи­

мися наличием большого числа пустот со щеточками кристаллов кальцита по стенкам. Централь­ ная часть их несет кристаллы серы лимонно-желтого или чер­ ного цвета или их агрегаты.

Таким образом, в сходных по литологическому составу дубровинской и падовской толщах ха­ рактер оруденения аналогичен

(табл. 10 ).

Орловская толща обычно сло­ жена перемежающимися слоями глины, известняка и гипса с бо­ лее или менее устойчивым их ко­ личественным отношением. Раз­ резы толщи в тех местах, где она несет оруденение (ИІ + ІѴ серо­ носный горизонт), существенноиз-

Рис. 50. Облик серной руды в керне скважины IV горизонта

/ —известняк серый2;—известняк глини стый коричневый3;—агрегаты вторичног кальцита; 4 —гнезда кристаллическо серы.

Т а б л и ц а 10

Элементы залегания разломных трещин на Центральном участке (в градусах)

Дубровннская толща Падовскап толща

Азимут падения Угол паденияАзимут паденииУгол падения

178

меняются. Гипсы из разреза исчезают. Преимущественное значе­ ние приобретают перекристаллизованные осерненные известняки. Степень перекристаллизации известняков различная, от небольших гнезд II участков кристаллического кальцита в породе до полной ее перекристаллизации. Наименее перекристаллизованы. слои ко­ ричневых известняков. Сера приурочена в основном к перекристаллизованным участкам породы. Она хорошо раскристаллизована и тонкодисперсно пропитывает отдельные участки породы. Для го­ ризонта III + IV Центрального участка дисперсное осернение является преобладающим. На отработанной площади рудного тела горизонта III + IV выделяются два участка, отличающиеся по мощности оруденения и концентрации полезного компонента. На одном участке мощность орловской толщи 4,9—6,2 м. На втором участке мощность толщи 6,7—8,5 м. Первый участок лишен пони­ жений, доломитизированные известняки подстилающей падовской толщи имеют темно-коричневый цвет, в них отмечается слабая минерализация в виде отдельных гнезд, выполненных серой и каль­ цитом. На втором участке наблюдалось значительное количество понижений по кровле орловской и подстилающей падовской толщ. Известняки падовской толщи осветлены, значительно перекристал­ лизованы, трещиноваты. Вдоль трещин размещаются гнезда каль­ цита, серы и кремня.

полняющая их карстовая глина. Иногда блоки рудного тела, при­ легающие к карстовым провалам, сложены хорошо перекристаллизованными известняками с хорошо окристаллизованной серой. Карстовые полости на глубине относительно положения воронок на дневной поверхности смещены в сторону падения разломных трещин. Конфигурация воронок на дневной поверхности и поло­ стей в орловской толще повторяется. Иногда полости на глубине имеют размеры большие, чем поверхностные формы. Элементы залегания плоскости, проходящей через длинную ось карстовых полостей, составляют азимут падения 60—66°, угол падения 80— 83°.

Во время первых разведок на Водинском месторождении воз­ ник вопрос о взаимоотношении рудного тела и карстовых прояв­ лении. Ему было уделено значительное место в работах Г. Я. Бородяева и А. К. Маркова. К настоящему времени наиболее полно этот вопрос освещен в работах А. И. Отрешко. В связи с выявле­ нием особенностей строения рудных тел автор провел элементарное статистическое изучение размеров и ориентировки форм карстового рельефа в пределах месторождения.

Основная часть карстовых воронок имеет вытянутую в плане форму, некоторые—-круглую (табл. 1 1 ).

Т а б л и ц а 11

Размеры карстовых воронок (в м)

ООтношение длины к ширине

Средние значения отношений длины к ширине для всех участ­ ков Водинского месторождения и месторождения Дойки близки.

Пространственная ориентировка карстовых воронок определена по направлению их длинных осей. Для сравнения определена ори­ ентировка осевых линий понижений на кровле серовмещающих толщ Центрального участка. При статистической обработке заме­ ров наметились две группы воронок, в каждой из которых выделя­

карстовых воронок и осевых линий понижений

Средине азимуты направлений

180

На Южном участке серовмещающий комплекс перекрыт та­ тарскими отложениями, на Западном и Центральном на дневной поверхности обнажаются водинская толща и частично подстилаю­ щая ее дубровинская. На Северном и Северо-Восточном участках имеются площади с различными условиями для развития карста, здесь на дневной поверхности обнажаются маломощные отложе­ ния водинской толщи и известняки дубровинской. Они перекрыты довольно мощными татарскими, верхненеогеновыми и четвертич­ ными отложениями.

Развитие карстовых воронок определенной системы имеет связь с раскрытостыо серовмещающего комплекса. При сравнении ориентации длинных осей карстовых воронок и осевых линий по­ нижений в продуктивной части разреза видно, что последние также имеют три направления. Для каждого из направлений длинные оси карстовых воронок практически параллельны осевым линиям понижений. Угол между крайними направлениями длинных осей карстовых воронок составляет 88°, а осевых линий понижений 91°.

Удалось уточнить причинную взаимосвязь установленной А. И>. Отрешко закономерности преимущественного развития карста на площадях с интенсивным оруденением. Зоны трещино­ ватости, определившие более богатое серное оруденение, явились местами первоочередного карстового разрушения залежей.

Распределение серы в рудах Средневолжских месторождений

Изучение распределения содержаний серы методом приравни­ вания (модулирования) интенсивности концентрации в каждой единице наблюдения (пробе, скважине) к уровню среднего содер­ жания по рудному телу позволило выявить характер распределе­ ния в вертикальных разрезах рудных тел и выделить однородные по интенсивности оруденения блоки.

Статистическая обработка данных химических анализов секци­ онных керновых проб и средних содержаний по скважинам (ли­ нейным пересечениям) позволила определить законы распределе­ ния серы. Исследование выполнено для сероносных залежей и рудных тел участка Алексеевна II и месторождения Дойки. Сероносиая залежь — часть осерненного горизонта, геометризоваиная по бортовому содержанию 1% — общее оруденение. Рудное тело — часть сероносной залежи, геометризованная по бортовому содер­ жанию 5% — промышленное оруденение. По литологическому со­ ставу вмещающих пород изученные руды разных типов. Алексеевские руды — известково-доломитовые. Сера находится вдовольно однородных доломитизированных известняках. Руды месторожде­ ния Дойки мергелисто-известняковые. Серу вмещают в различной степени перекристаллизованные известняки, мергели, глины. Зна­

181