Взаимоотношение серной и сульфидной минерализации

C http://ai-malyshev.narod.ru/GasFactor/GasFactorsFigs.html#Fig027 - Малышев А.И.

Сам факт сопряженности серной и сульфидной минерализации известен и з-за единой генетической природы серной и сульфидной минерализации. Все наблюдающиеся случаи сопряженности серной и сульфидной минерализации можно свести в трем вариантам:

1. Рассеянная сульфидная минерализация входит в состав серных руд и окаймляет зоны проявления самородной серы.

2. Имеются переходы сплошных серных руд в преимущественно сульфидные отложения.

3. Отложения самородной серы оконтуривают зоны высокотемпературных газовых выходов с рассеянной сульфидной минерализацией.


Образование рассеянной сульфидной минерализации в приповерхностных зонах формирования серного конденсата.

Bариант для метасоматической серной минерализации отмечается повсеместно.Pассеянная сульфидная минерализация в гидротермально измененных породах образуется даже в тех условиях, когда сопутствующая ей серная минерализация имеет исчезающе малое значение.

Параллельное развитие серной и рассеянной минерализации определяется двойственностью геохимической активности самой серы в зонах ее конденсации в приповерхностных условиях.

Отмеченная выше потеря геохимической активности осаждающейся серы за счет эффекта полимеризации ее молекул происходит только в расплаве самородной серы. В то же время и при тех же условиях сосуществую¬щая с расплавом газовая сера состоит из довольно коротких молекул (средняя длина 6–7 атомов), тем самым сохраняя потенциал геохимической активности. Cоотношение между сульфидообразованием и образованием самородной серы в зонах ее приповерхностной конденсации определяется балансом между конденсирующейся газообразной серой и присутствующими в гидротермально изменных породах окислами и гидроокислами металлов и, прежде всего, железа. При рассеянной конденсации серы будет формироваться рассеянная сульфидная минерализация в соответствии с реакциями типа:

12FeO + 5S6 -- > 12FeS2 + 6SO2,
12Fe2O3 + 11S6 -- > 24FeS2 + 18SO2,
3Fe(OH)2 + 2S6 -- > 3FeS2 + 3SO2 + 3H2S,
6Fe(OH)3 + 5S6 -- > 6FeS2 + 9SO2 + 9H2S.

Направленность протекания подобных реакций определяется привносом в зону реакции конденсирующейся серы и удалением из нее газообразных диоксида серы и сероводорода. При интенсивной конденсации серы ее избыток будет формировать самостоятельные отложения самородной серы, теряющие благодаря полимеризации и (или) кольцееобразованию геохимическую активность и, вместе с ней, способность перехватывать переносимые газовым потоком соединения металлов.

Переходы сплошных серных руд в преимущественно сульфидные отложения.

Перейдем к многочисленным свидетельствам переходов сплошных серных руд в преимущественно сульфидные отложения. Здесь -следующие соотношения:

1. На Юго-Восточном фумарольном поле вулкана Менделеева (Kурилы) в его юго-восточной части серные руды подстилаются черными измененными породами, насыщенными пылевидными частицами. В других частях серные руды на глубине быстро сменяются каолинизированными породами с прожилками серы; последние с глубиной постепенно исчезают.

2. На Северо-Восточном фумарольном поле этого же вулкана в серных залежах изменчивой мощности (от нескольких сантиметров до 2 м) с глубиной содержание самородной серы уменьшается из-за появления все больших количеств сульфидов железа (пирита и, главным образом, мельниковита). В восточной части этого фумарольного поля на поверхность выходит крупное плоское тело, сложенное сульфидами железа, к которым примешивается в количестве 15–20% самородная сера зеленовато-желтой окраски. Намечаются его пологое падение на восток под углами 10–15° и перекрытие сульфидов сильно окварцованными породами. Большая часть серы находится в сульфидной породе в виде прожилков, но нередко наблюдаются реликты колломорфных текстур с тонким чередованием слойков серы и сульфидов железа. Встречаются и реликты агломератовидных структур. В связи с этим предполагают, что серно-сульфидное рудное тело образовано метасоматическим процессом, проявившимся избирательно вдоль полого-наклоненного слоя вулканогенно-обломочной породы.

3. Первый участок месторождения Высокого расположен на юго-западном склоне вулкана Мачеха (Итуруп) и представляет собой баранкос, дно которого покрыто пролювиально-делювиальным материалом. Последний сцементирован и отчасти замещен мелкокристаллической и скрытокристаллической натечной серой. Здесь на глубине серные руды постепенно переходят в черные сульфидизированные породы. Третий участок расположен в 300 м к северо-востоку от Первого, у обрыва кальдеры. Северо-восточная часть Третьего участка представляет активное фумарольное поле. Буровые скважины показали, что оруденение распространяется на глубину до 11.5 м, но осернение неравномерное.

Ниже развиваются сульфиды железа.

4. На вулкане Криштофовича (Kурилы) на внутренних склонах соммы высоты 250–300 м, в нижней части разреза развиты кварцево-каолинитовые и алунитизированные породы, содержащие линзы сульфидов железа. Средние горизонты пород, обнажающихся в обрывах, сложены кварцево-алунитовыми породами с вкрапленностью сульфидов железа и серы. В верхних частях кальдеры обнажены пористые кварциты и опалиты. Хорошие сульфидно-серные метасоматические руды имеются в останцах соммы вулкана в верховьях р. Водопадной. Рудное тело сверху сложено кварцево-опаловыми породами, пропитанными гидроокисями железа. Ниже эти породы сменяются рудами, состоящими из кварца, опала, самородной серы, пирита и мельниковита. Содержание серы неравномерное, местами руды переходят в массивные колчеданные.

5. У подножия вулкана Билибина (расположен на р.Чемчемель, левый приток р.Б.Анюй) с юго-восточной стороны обнажаются массивные метасоматические серные руды, образовавшиеся при избирательном замещении мощного слоя рыхлых агломератовых пород под экраном из вышележащих плотных пепловых туфов.

Отмечается общая тенденция увеличения с глубиной содержания сульфидов железа (мельниковита и пирита) за счет уменьшения содержания самородной серы.

6. На Малетойваямском серном месторождении (Камчаткa) распространение газо-гидротерм определялось экранирующим влиянием нижней, средней и верхней толщ плотных андезитов и андезидацитов. Замещению рудами подвергались промежуточные толщи вулканогенно-обломочных и туфогенных пород. Дополнительными экранами в этой толще являлись плотные туфогенные породы, испытавшие сильную сульфидизацию до образования тонких (немногие сантиметры) колчеданных линз, но местами переработанные в хорошие серные руды.

7. На руднике Хоробецу (склон г. Орофуре, о. Хоккайдо, Япония) рудные залежи представляют три плоских тела замещения, развившиеся по туфовому слою, который имеет мощность от 10 до 40 м и перекрыт более молодыми лавами. Мощность рудных залежей колеблется от 10 до 30 м. В верхних частях залежей преобладают колчеданные руды, в нижних – самородная сера.

8. На руднике Абута (южная часть кальдеры Тоя, о. Хоккайдо, Япония) на глубинах от 10 до 200 м сернорудные и колчеданные залежи имеют форму удлиненных линз, полого наклоненных на юго-запад. Залежи образовались по одному слою вулканогенно-обломочного материала, залегающему между потоками плотных андезитов. Верхние, по восстанию, залежи сложены преимущественно сульфидами железа, ниже по падению увеличивается содержание самородной серы и колчеданные руды сменяются серными.

9. Крупнейшее в Японии месторождение Мацуо расположено на юго-восточном склоне вулкана Хатимантай.

Высококачественные серные руды находятся здесь в слоях туфобрекчий, хотя оруденению подвергаются и прилегающие к туфобрекчиям андезиты. Туфы и туфогенные породы играли при рудообразовании роль экранов. Руда представлена как самородной серой, так и сульфидами железа. Обычно самородная сера и сульфиды комбинируются в руде, можно выделить руды преимущественно с самородной серой и преимущественно колчеданные. Геологические границы между этими рудами расплывчатые, иногда резкие. Количество колчеданных руд обычно увеличивается у висячего бока залежей, количество сульфидов железа больше в нижних залежах, чем в верхних.

В обобщениях отмечают, что в вертикальных разрезах отложений фумарол сера с глубиной сменяется через 1–1.5 м черными сульфидами железа. На эродированных вулканах отложения черных сульфидов под фумаролами прослеживаются вдоль трещин на глубину до нескольких десятков метров (вулкан Мачеха). Чередование в фумарольных буграх отложений серы и сульфидов железа связано с пульсирующим действием фумарол: при более сильных газовыделениях верхний уровень отложения сульфидов поднимается и их слойки накладываются на серные.

Приведенные выше взаимоотношения серной и сплошной сульфидной минерализации свидетельствуют, что сульфидообразование просходило за счет серного расплава при его газо-температурной активации -повышения его химической активности за счет разрушения полимерных цепей как вследствие повышения температуры, так и благодаря молекулярному воздействию проходящего через расплав эндогенного газового потока. Оба эти фактора действуют одновременно, так как основным переносчиком эндогенного тепла являются высокотемпературные эндогенные летучие. При сульфидообразовании вследствие газо-температурной активации сульфидного расплава первичное содержание серы в активирующем газовом потоке значения не имеет, так как в зоне контакта серного расплава с газовым потоком возникает 100%-ное насыщение газовой смеси парами серы.

Что касается отдельных особенностей и деталей локализации сплошной сульфидной минерализации, то они легко объясняются особенностями движения активирующего газового потока в пределах зоны развития серной минерализации. При движении газового потока по высокопроницаемым породам (крупнообломочная лавовая или пирокластическая брекчия) под наклонными экранами из плотных низкопроницаемых пород (лавовые потоки, плотные пепловые туфы) основные газовые концентрации перемещаются непосредственно под экранами, происходит активация и сульфидизация серного расплава под воздействие серуотлагающего газового потока. Подобный механизм определяет появление сульфидных залежей в висячем боку серных залежей в вышеприведенных примерах.

Условия для активации серного расплава серуотлогающим газовым потоком периодически возникают при его перемещении сквозь слоистые породы с различной степенью проницаемости. Вхождение газового потока в проницаемые породы приводит к его частичному рассеиванию и охлаждению. В зонах прорыва флюида через плотные экранирующие слои, напротив, происходит его концентрация с соответствующим разогревом вмещающих пород и возможностью активации серного расплава. Это явление определяет ярусность отложений самородной серы в некоторых вулканических серных месторождениях (например, Сульфидный участок месторождения кальдеры Карпинского). В этих месторождениях отложения серы приурочены к высокопроницаемым породам, тогда как интенсивная сульфидизация развивается по трещинам по пути движения флюида через экранирующие плотные горизонты.

В свою очередь, локальные неоднородности в распределении концентраций газового потока по его поперечному сечению (его струйчатость) могут приводить к соответствующим неоднородностям в формирующихся отложениях в виде упоминавшихся выше колломорфных текстур с тонким чередованием слойков серы и сульфидов железа.

Оконтуривание зон высокотемпературных газовых выходов с рассеянной сульфидной минерализацией отложениями самородной серы
Полезные ископаемые России